基于Fe3O4@Au的纳米仿生酶的制备及其在RAFT聚合和生物传感器中的应用

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过氧化氢酶(CAT),是生物体内一种极其重要的蛋白质类的生物催化剂,能在较为温和的条件下高效和特异地催化过氧化氢分解。但因其本身是蛋白质,CAT的催化活性会极大地受到反应中的温度和p H等因素限制。鉴于此,本文成功制备的花状Fe3O4@Au纳米颗粒(NPs)既具有CAT的类似催化活性(催化过氧化氢分解产生羟基自由基),同时催化反应还能在较宽的温度和p H范围下进行。此外,与CAT等生物酶相比,Fe3O4@Au等纳米仿生酶具有价格低、易于批量生产、具有高稳定性、能够长期存储等优势,作为催化剂和传感探针受到越来越多的关注。首先,我们成功构建了基于Fe3O4@AuNPs能催化过氧化氢分解成羟基自由基的可循环催化体系(Fe3O4@AuNPs/H2O2)。来替代对环境有害且价格昂贵的引发剂引发可逆/加成断裂链转移聚合(Reversible Addition-Fragmentation Chain Transfer polymerization,RAFT聚合)。此外,磁性花状Fe3O4 NPs为AuNPs的固定化提供了可回收且分散良好的支架,并提高了整体的催化活性。所设计的催化体系在各种工作条件(p H值7-11,15-100 oC)下,均表现出良好的催化活性。同时,该催化体系可用于在水和有机溶剂中,使用不同RAFT试剂的各种功能单体的RAFT聚合。所建立的引发体系为磁力回收、实时控制RAFT聚合提供了一种有效的途径。结果表明,连续4次RAFT聚合后Fe3O4@Au的催化活性仍保持在93.9%以上。进一步地,我们成功构建了基于级联催化多功能酶纳米阵列(Ni Co2O4@Fe3O4-Au-GOx)的大表面积可循环传感平台。更重要的是,在Ni Co2O4@Fe3O4-Au-GOx的基础上成功构建了一种温和的羟基自由基生成策略。通过羟基自由基引发聚合,在GOx表面成功制备了分子印迹聚合物(Molecular Imprinted Polymer,MIPs)并得到Ni Co2O4@Fe3O4-Au-GOx-MIPs。在MIPs的帮助下,传感平台显示0.2-8毫米宽的检测范围和较低的检出限为0.02毫米。此外,进一步测试分析β-D-葡萄糖结构类似物如甘露糖、半乳糖、葡萄糖印传感平台,可以精确地检测β-D-葡萄糖通过特定的认识,避免其他单糖的影响存在于传感系统。
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