[发明专利]一种蛋白质掺杂的有机-无机杂化花状纳米材料

说明书

技术领域

本发明属于有机-无机复合材料制备技术领域，涉及纳米材料，具体涉及一种蛋白质掺杂的有机-无机杂化花状纳米材料及其制备方法。

背景技术

纳米材料由于其大比表面积的特殊性质，使之在光、电、磁、化学及生命科学等领域有着广泛的应用前景。有机-无机杂化纳米材料是继单组分材料、复合材料和功能梯度材料之后的第4代新材料，因其在结构、尺度上的不断匹配，尤其达到纳米尺度范围后，实现了材料在分子、原子等范围内的性质可控，逐渐成为材料科学中最具前途的研究方向之一。由于其将不同的无机元素和有机配体或聚合物引入体系中，使材料不仅具有无机活性中心或有机物各自的相关性质，更可以通过两者之间的相互作用或能量转移，产生许多独特新颖的性能；同时，通过运用不同的反应机理、制备条件以及合成方法等，可以制得形貌结构多样的纳米多孔材料、纳米颗粒材料、纳米薄膜材料等，在光、电、磁性、催化、吸附、药物载体、生物成像等都有巨大的潜在应用。

近年来，将蛋白质与无机材料的结合已成为当前有机-无机杂化材料领域研究的前沿与热点。由于蛋白质具有良好的生物活性，蛋白质掺杂的纳米材料在免疫传感，生物医药，生命科学等方面都具有重大的应用价值。因此，发展一种制备蛋白掺杂的有机-无机杂化花状纳米材料的简易方法具有重要的研究意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种蛋白质掺杂的有机-无机杂化花状纳米材料及其制备方法，本发明的合成方法简便，条件温和，试剂易得，克服现有制备方法条件苛刻等不足。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种蛋白质掺杂的有机-无机杂化花状纳米材料，是以蛋白质、磷酸盐和水溶性二价铜离子盐为原料，在水溶液中，于0~50℃下进行反应制得直径为5～50 μm的有机-无机杂化三维花状纳米材料。

制备如上所述的蛋白质掺杂的有机-无机杂化花状纳米材料的方法包括以下步骤：

（1）配制pH为7.00～8.00的蛋白质磷酸盐缓冲溶液和二价铜离子盐溶液；

（2）混合步骤（1）中的蛋白质磷酸盐缓冲溶液和二价铜离子盐溶液，在0~50℃恒温下反应12~96小时；

（3）将步骤（2）中所得产物用去离子水洗涤后干燥，制得蛋白质掺杂的有机-无机杂化花状纳米材料。

步骤（1）中所述的蛋白质为胰蛋白酶、溶菌酶和免疫球蛋白G等分子量在5~300 kDa的蛋白质；所述的蛋白质磷酸盐缓冲溶液中蛋白质的浓度为0.01～10 mg/mL；所述的蛋白质磷酸盐缓冲溶液中包含KCl、NaCl、Na₂HPO₄·12H₂O、KH₂PO₄，各物质的浓度为0.01～0.5 mol/L。

步骤（1）中所述的铜离子盐为硫酸铜、氯化铜、硝酸铜中的一种或几种；所述的二价铜离子盐溶液中铜离子盐浓度为0.01～0.5 mol/L。

步骤（2）中所述的蛋白质磷酸盐缓冲溶液和二价铜离子盐溶液的体积比为100～200：1。

本发明的显著优点在于：本发明具有操作简单、原料价格低廉、绿色环保等优点，所制得的蛋白质掺杂的有机-无机杂化花状纳米材料在生物传感、酶反应器等领域具有良好的使用价值和应用前景。

附图说明

图1为实施例1使用0.02 mg/mL的胰蛋白酶溶液所制备的花状纳米材料的扫描电镜图。

图2为实施例1使用0.10 mg/mL的胰蛋白酶溶液所制备的花状纳米材料的扫描电镜图。

图3为实施例1使用0.50 mg/mL的胰蛋白酶溶液所制备的花状纳米材料的扫描电镜图。

图4为实施例1使用1.00 mg/mL的胰蛋白酶溶液所制备的花状纳米材料的扫描电镜图。

图5为实施例1使用2.00 mg/mL的胰蛋白酶溶液所制备的花状纳米材料的扫描电镜图。

图6为实施例1使用3.00 mg/mL的胰蛋白酶溶液所制备的花状纳米材料的扫描电镜图。

图7为实施例2使用溶菌酶溶液所制备的花状纳米材料的扫描电镜图。

图8为实施例3使用免疫球蛋白G溶液所制备的花状纳米材料的扫描电镜图。

图9为实施例4采用0℃反应制备的胰蛋白酶掺杂的花状纳米材料的扫描电镜图。

图10为实施例5反应24小时的胰蛋白酶溶液所制备的花状纳米材料的扫描电镜图。

图11为实施例5反应48小时的胰蛋白酶溶液所制备的花状纳米材料的扫描电镜图。