论文部分内容阅读
本文研究了生物-无机复合材料的制备和性质。系统研究了生物分子和无机粒子的相互作用，生物-无机复合材料在水和有机溶剂中的催化性质，以及生物-无机复合材料在生物传感器中的应用。通过剥离-重组法可以将血红蛋白固定到层状铌酸盐的层中，得到了层间距分别为7.2和10.3纳米的两种结构Hb-CNO-1和Hb-CNO-2。通过X射线衍射、高分辨透射电镜、紫外-可见吸收光谱和CHN分析可以推断出血红蛋白分子在Hb-CNO-1和Hb-CNO-2的层间分别是单层和交叉双层排列的。红外光谱显示自由和固定的血红蛋白分子的酰胺Ⅰ峰和酰胺Ⅱ峰几乎没有发生什么变化，院明固定在层间的血红蛋白分子保持了其自然构象。血红蛋白分子具有过氧化物酶的催化性质，可以催化双氧水氧化邻甲氧基苯酚的反应。周定以后的血红蛋白Hb-CNO-1和Hb-CNO-2的催化活性分别维持了自由酶分子催化活性的61.5％和71.0％。固定以后催化反应的动力学参数kcat，KM和kcat/KM都发生了变化。固定的血红蛋白显示出了较自由血红蛋白分子高的热稳定性。极亲水的有机溶剂二甲亚砜可以强烈地剥夺蛋白质分子表面的水分子，扰乱其构象。亲水的纳米片层可以帮助蛋白质分子维持其必需水，从而维持其自然构象。所以固定以后的血红蛋白在水-二甲亚砜混合溶剂中显示出比较高的活性。将层状铌酸盐-血红蛋白复合材料Hb-CNO-2固定在热解石墨电极上可以制备电化学生物传感器。此修饰电极在0.2到-0.7V的电压范围内具有一对形状对称的氧化还原峰，表明层状铌酸盐有利于电子在蛋白质分子和电极之间的转移。修饰电极对双氧水的线性响应范围为25μM到3.0mM，灵敏度为172μAmM-1cm-2。由于铌酸盐片层的稳定作用，此修饰电极可以在较酸和较碱性的环境中检测双氧水。通过将氧化锰-PVA-木瓜蛋白酶混合溶胶定向冷冻和冷冻干燥可以制备具有多级结构的块体材料。固定的木瓜蛋白酶维持了其自由酶分子53％的活性，同时热稳定性有所提高。