[发明专利]一种铜金属有机骨架模拟酶材料及其制备与应用

说明书

本发明公开一种铜金属有机骨架(Cu‑MOFs)模拟酶材料及其制备与应用。其纳米形貌为片状。该Cu‑MOFs模拟酶材料可通过以下方法制备：将硝酸铜溶于N，N‑二甲基甲酰胺得到溶液A，将5‑硝基间苯二甲酸溶于N，N‑二甲基甲酰胺得到溶液B；将溶液A和甲醇在搅拌条件下加入到溶液B中，搅拌20～40分钟后置于反应釜中，在70～80℃下，恒温反应48～72小时；反应结束后，离心分离并洗涤，然后在60℃下干燥12～24小时，得到片状Cu‑MOFs模拟酶材料，将其分散到水中即得到Cu‑MOFs模拟酶溶液。该材料具有优良的过氧化物模拟酶活性，相比于天然辣根过氧化物酶(HRP)，具有制备工艺简易、成本低廉、适用性好等优点。该材料可作为HRP的替代物，在生物检测、免疫分析、临床诊断等方面具有潜在应用价值。

技术领域

本发明涉及模拟酶领域，具体涉及一种铜金属有机骨架模拟酶材料及其制备方法和应用。

背景技术

天然酶是生物体细胞中广泛的存在的一种高分子物质，大多数由蛋白质构成(少数为RNA)。天然酶具有催化高效性、专一性等优势，在生命体新陈代谢过程中起到至关重要的作用，并参与呼吸、消化、运动等生命活动，因此得到了研究者的广泛关注。然而，天然酶也有其局限性。天然酶是由活细胞产生的，因此对其开发就必然需要对其进行提取、纯化，但是对天然酶的提取、纯化不仅难度高而且成本高昂，这就极大的阻碍了天然酶的推广应用。同时，由于天然酶大多是蛋白质，因此在使用时极易受环境温度、酸碱度、有机试剂等因素的干扰而失活，这就使得天然酶的应用更加困难。由于天然酶的局限性，利用化学合成的方法制备具有高效、专一催化活性，且催化性质稳定的模拟酶已成为当下研究的热点之一。

具有催化活性的纳米材料被称为纳米模拟酶，目前报道的纳米模拟酶材料主要有金属纳米粒子、金属氧化物纳米粒子和碳纳米材料等。相比于其它纳米材料，金属有机骨架(MOFs)纳米材料具有比表面积大、孔形多样化、金属活性位点丰富等特点；同时，由于MOFs是由有机配体和金属离子组成的，而这两者的多样性使得MOFs具有很强的设计性，因此能够针对应用目的而设计MOFs材料，这些优势使得该材料在诸多领域具有潜在应用价值并受到广泛关注。而在当下，研究并开发新型MOFs材料并将其优良的模拟酶活性应用于免疫分析、生物检测和临床诊断等领域正受到越来越多的关注。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种片状Cu-MOFs模拟酶材料，它具有过氧化物模拟酶的活性特征，可用作过氧化物模拟酶；本发明的目的之二在于提供一种基于Cu-MOFs模拟酶的比色法检测谷胱甘肽的方法。Cu-MOFs模拟酶催化H₂O₂分解，使得3，3′，5，5′-四甲基联苯胺(TMB)迅速被氧化而显色，它具有催化效果优良、适用性好、反应时间短等优势，利用谷胱甘肽的还原性对TMB显色反应的抑制还可以应用于血清等复杂体系中谷胱甘肽含量的检测。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种Cu-MOFs模拟酶材料，该材料属于纳米材料，其特征在于该材料具有片状结构。

上述Cu-MOFs模拟酶材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将硝酸铜溶于N，N-二甲基甲酰胺得到溶液A，将5-硝基间苯二甲酸溶于N，N-二甲基甲酰胺得到溶液B；将溶液A和甲醇在搅拌条件下加入到溶液B中，搅拌20～40分钟后置于反应釜中，在70～80℃下，恒温反应48～72小时；反应结束且冷却至室温后，离心分离并洗涤，然后在60℃下干燥12～24小时，得到片状Cu-MOFs模拟酶材料；将4mg该材料溶于20mL去离子水中，即得到0.2mg/mL Cu-MOFs模拟酶溶液。

按上述方案，所述硝酸铜和5-硝基间苯二甲酸的物质的量之比为1∶1。

按上述方案，所述硝酸铜和N，N-二甲基甲酰胺的摩尔体积比为0.4～1.2mol/L，所述5-硝基间苯二甲酸和N，N-二甲基甲酰胺的摩尔体积比为0.4～1.2mol/L。