[发明专利]利用多孔纳米材料制备核酸酶的仿生催化剂

说明书

本发明针对核酸酶存在的稳定性差、造价昂贵、运输、储存成本高的缺点，创造性地筛选和设计多孔纳米材料作为催化剂，利用其易于修饰，高稳定性，高比表面积和多孔性等优良特性，制备新型核酸酶的仿生催化剂，以克服酶自身的缺点。从而制备易于储运、加工、使用的核酸酶仿生催化剂，可有效降低其保存难度和成本。用此技术制备的核酸酶仿生催化剂有很好的催化活性，具有温度、溶剂、储存等稳定性，此技术在食品、生物医药、化工等领域具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于仿生催化剂的领域，具体涉及多孔纳米材料在模拟核酸酶中的应用。

技术背景

核酸酶是一类能够水解DNA与RNA等核酸分子的酶。根据底物偏好差异，核酸酶分为RNA核酸酶与DNA核酸酶。核酸酶在食品工业中具有广泛应用，用于生产单核苷酸产品，以及去除蛋白，糖等生物制品中的核酸杂质。绝大部分核酸酶为常温核酸酶，在高温容易失活，给生产运输带来了不便，特别是不适合于高温生产工艺，因此核酸酶的储运成本较高，无法用于高温生产工艺。

目前已经有人工模拟核酸酶的研究，如一些胍基-金属配合物，氮杂冠醚-金属配合物等，但是这些人工模拟核酸酶合成方法复杂，催化速率有限。

作为近年来新兴的功能性多孔材料，金属-有机多面体材料(MOPs)凭借高比表面积、孔道大小可调、结构多样、易于修饰、优良的热稳定性及化学稳定性等优点，其在气体吸附与分离、传感器、催化、药物传递等领域的应用发展迅猛。多孔纳米材料由于溶解性好，生物安全性高，在生物医药领域具有重要的研究价值和应用潜力。

本发明针对核酸酶存在的稳定性差、造价昂贵等问题，创造性地筛选和设计多孔纳米材料作为催化剂，利用其易于修饰，高稳定性，高比表面积和多孔性等优良特性，制备新型核酸酶的仿生催化剂，以克服酶自身的缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种核酸酶的仿生催化剂，其特征在于所用多孔纳米材料能够模拟核酸酶的活性位点，作用于磷酸二酯键的P-O位置，将聚核苷酸链的磷酸二酯键切断来催化核酸分子的降解。相比于核酸酶，本发明所用的仿生催化剂具有高稳定性，能够克服生产中的高温、有机溶剂、剪切力等不利因素。

本发明提供一种核酸酶的仿生催化剂，其特征在于，所述仿生催化剂的活性成分为多孔有机纳米材料。

优选的，所述多孔有机纳米材料为金属有机多面体(MOPs)。

优选的，所述金属有机多面体(MOPs)材料包括多个金属簇，每个金属簇具有两个或多个金属离子，相邻的金属簇通过多齿连接配体相连接，进而组装成具有规则形状的金属有机多面体材料。

优选的，所述金属有机多面体金属簇具有三个以上的金属离子，且金属簇离子包括V、Zr、Fe、Co、Ni、Zn、Mn、Ca、Mg或Cu等任一项或其组合。优选的。所述多齿连接配体结构为1,3,5-三(4-氨基苯基)苯、1,3,5-三(对甲酰基苯基)苯、对苯二胺、二氰胺钠、吡嗪或(其中，R为F、Cl、Br、I、NH2、OH、NHNH2、SO3H等)。进一步优选的，所述多齿连接配体为2-溴基对苯二甲酸配体、2-氯对苯二甲酸配体或2-氨基对苯二甲酸。更优选的，所述金属有机多面体材料为VMOP-1，VMOP-2，VMOP-3。

本发明提供一种核酸酶的仿生催化剂，其可以催化磷酸二酯键的分解。优选的，所述仿生催化剂可以催化核酸、核酸模式分子或核酸类似物的降解。

优选的，所述核酸包括但不限于核糖核酸、脱氧核糖核酸。优选的，所述核酸模式分子指便于检测核酸酶活性的氧化还原指示剂，包括但不限于双对硝基苯基磷酸酯，2,2-二氮-双(3-乙基苯并噻唑-6-磺酸)铵盐，Guaiacol，3,3',5,5'-四甲基联苯胺盐酸盐。所述核酸类似物为肽核酸(PNA)、吗啉代和锁核酸(LNA)、乙二醇核酸(GNA)和/或苏糖核酸(TNA)。