自组装纳米颗粒、自组装复合纳米颗粒及制备方法和应用

摘要

本发明涉及一种自组装纳米颗粒、自组装复合纳米颗粒及制备方法和应用，属于纳米材料技术领域。所述的自组装纳米颗粒是由亚铁离子(Fe2+)与核苷酸在水溶液中通过配位作用自组装形成。所述的制备方法是将Fe2+溶液加入到核苷酸溶液中，得到的混合溶液孵育反应，离心去除上清液，加水洗涤沉淀并离心去除上清液，得到所述自组装纳米颗粒。所述的自组装纳米颗粒，不仅具有过氧化物酶的模拟活性，可以催化过氧化氢生成羟基自由基，而且能够包埋负载生物酶，得到一种自组装复合纳米颗粒。本发明所需试剂简单易得，制备方法操作方便，条件温和易控，便于大规模生产，有良好的应用前景。

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种自组装纳米颗粒、自组装复合纳米颗粒及制备方法和应用。

背景技术

天然酶是具有催化活性的一系列特殊有机物，不仅在生命体中发挥着重要作用，而且在生物化工、疾病诊疗、食品与环境等领域都有着广泛的应用前景。然而大多数天然酶是由蛋白质组成，容易受环境影响而变性失活，因此其制备、纯化和储存的工艺繁琐，成本较高，限制了天然酶的应用范围。

纳米酶是一种以纳米材料为基础的人工酶，具有成本低、适合大规模生产、稳定性高等优点，在许多领域能够替代天然酶进行催化作用。包括贵金属、金属氧化物和金属有机骨架等多种纳米材料，已经被证实具有模拟酶性质，尤其是模拟过氧化物酶的催化活性。同时，由于纳米材料的可修饰性与组装行为，可被视为天然酶等生物大分子固定化的理想载体材料，保护生物大分子的功能，提高酶催化反应效率和稳定性等等。然而目前，大多数纳米酶和纳米载体的制备都涉及复杂的制备纯化过程、严苛的实验条件以及对有毒有机溶剂的使用。另外，由于一种纳米材料往往只具有单一功能，为了将多种生物催化转化结合起来，实现复合生物材料的协同传感、抗菌、治疗等多种功能，通常需要多步复合构建及后修饰对不同纳米材料或生物材料进行调控组装。因此，开发出简单有效的纳米材料合成方法，用于制备一种同时兼具纳米酶催化功能和纳米载体封装功能的纳米材料是很有必要的，基于这种方法制备的纳米材料将具有更好的应用前景。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种制备原料来源广泛、工艺简单、条件温和易控的自组装纳米颗粒、自组装复合纳米颗粒及制备方法和应用。

为了实现上述目的，本发明的技术方案具体如下：

本发明提供一种自组装纳米颗粒，其是由亚铁离子(Fe

在上述技术方案中，优选的是：所述核苷酸为鸟苷-5'-单磷酸(GMP)盐、2'-脱氧鸟苷-5'-单磷酸(dGMP)盐、鸟苷-5'-二磷酸(GDP)盐、腺苷-5'-单磷酸(AMP)盐、尿苷-5'-单磷酸(UMP)盐或肌苷-5'-单磷酸(IMP)盐。

本发明还提供一种自组装纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：

将Fe

在上述技术方案中，优选的是：所述混合溶液中，Fe

在上述技术方案中，优选的是：所述孵育反应的温度为4～30℃，孵育反应的时间为10～100分钟。进一步优选的是：所述孵育反应的温度为20℃，孵育反应的时间为60分钟。

在上述技术方案中，优选的是：所述加水洗涤沉淀并离心的次数为1-5次。进一步优选的是：所述加水洗涤沉淀并离心的次数为2次。

本发明还提供一种自组装复合纳米颗粒，包括本发明所述的自组装纳米颗粒和生物酶。

在上述技术方案中，优选的是：所述生物酶为葡萄糖氧化酶。

本发明还还提供一种自组装复合纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：

将Fe

在上述技术方案中，优选的是：所述混合溶液中，Fe

在上述技术方案中，优选的是：所述孵育反应的温度为4～30℃，时间为10～100分钟。进一步优选的是：所述孵育反应的温度为20℃，时间为60分钟。

在上述技术方案中，优选的是：所述加水洗涤沉淀并离心的次数为1-5次。进一步优选的是：所述加水洗涤沉淀并离心的次数为2次。

本发明还提供了一种上述技术方案中所述的自组装纳米颗粒在模拟过氧化物酶中的应用。

本发明还提供了一种上述技术方案所述的自组装纳米颗粒或自组装复合纳米颗粒在抗菌中的应用。

本发明的有益效果是：

本发明通过简单的一锅反应，将Fe

本发明对操作人员没有特殊技术要求，所需试剂为商业化产品且来源广泛，所需操作过程简单可控，容易掌握和重复，可以放大规模生产。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1为Fe

图2为Fe

图3为(A)Fe

图4为负载葡萄糖氧化酶的Fe

图5为负载葡萄糖氧化酶的Fe

图6为抗菌实验中(A)大肠杆菌和(B)金黄色葡萄球菌的存活率，(C)大肠杆菌和(D)金黄色葡萄球菌形成的菌落照片。

具体实施方式

下面将结合实施例与附图对本发明作进一步阐述，以下实施例仅为本发明的优选实施例，以便于更好地理解本发明，因而不应视为限定本发明的范围。所述方法均为常规方法，所述原料均能从公开商业途径获得。

实施例1

一种自组装纳米颗粒的制备方法与表征

将1mL FeCl

对制备得到的自组装纳米颗粒进行表征分析。如图1所示，图1A是产物的扫描电镜照片，图1B是透射电镜照片，结果表明，Fe

实施例2

步骤同实施例1，但用2'-脱氧鸟苷-5'-单磷酸(dGMP)二钠盐代替鸟苷-5'-单磷酸(GMP)二钠盐，成功制备自组装纳米颗粒。

实施例3

步骤同实施例1，但用鸟苷-5'-二磷酸(GDP)二钠盐代替鸟苷-5'-单磷酸(GMP)二钠盐，成功制备自组装纳米颗粒。

实施例4

步骤同实施例1，但用腺苷-5'-单磷酸(AMP)二钠盐代替鸟苷-5'-单磷酸(GMP)二钠盐，成功制备自组装纳米颗粒。

实施例5

步骤同实施例1，但用尿苷-5'-单磷酸(UMP)二钠盐代替鸟苷-5'-单磷酸(GMP)二钠盐，成功制备自组装纳米颗粒。

实施例6

步骤同实施例1，但用肌苷-5'-单磷酸(IMP)二钠盐代替鸟苷-5'-单磷酸(GMP)二钠盐，成功制备自组装纳米颗粒。

实施例7

自组装纳米颗粒模拟过氧化物酶催化性质的检测

在0.5mL醋酸钠缓冲液(NaAc，20mM，pH 4.0)加入0.2mL Fe

利用特异性检测羟基自由基的试剂二甲基吡啶氮氧化物(DMPO)检测Fe

实施例8

一种自组装复合纳米颗粒的制备方法与表征

将1mL FeCl

对制备得到的自组装复合纳米颗粒进行表征分析。如图4所示，图4A是GOx@Fe

实施例9

GOx@Fe

在0.5mL醋酸钠缓冲液(NaAc，20mM，pH 4.0)加入0.2mL GOx@Fe

实施例10

自组装纳米颗粒和自组装复合纳米颗粒的抗菌性能检测

将大肠杆菌(E.coli)和金黄色葡萄球菌(S.aureus)的单菌落转移到液体LuriaBertani肉汤，37℃培养8小时，用液体培养基将细菌稀释至1×10

上述自组装纳米颗粒和自组装复合纳米颗粒的制备实施例中：混合溶液中Fe

还需要说明的是，本发明的具体实施例只是用来示例性说明，并不以任何方式限定本发明的保护范围，本领域的相关技术人员可以根据上述一些说明加以改进或变化，但所有这些改进和变化都应属于本发明权利要求的保护范围。