具有N,S缺陷碳壳包覆的Co9S8纳米复合物的制备及其类过氧化物酶活性研究开题报告

1. 研究目的与意义

研究背景

天然酶，是一种重要的生物催化剂。当条件十分温和时，这些酶能够最大效率地催化机体内的各种生物化学反应。酶作为生物催化剂，首先具有一般催化剂普遍存在的特性即只参与改变各种反应的速率而自身不会被消耗。其次，天然酶因催化效率更高、底物专一、种类多样等优点而被应用于各个领域，如环境监测与保护、食品安全、医学、生物等。其中，天然酶在医学领域的疾病诊断方面发挥了至关重要的作用。而在临床治疗方面，天然酶同样不可或缺，例如纤维素酶可以治疗消化不良、食欲不振等症状；l-天冬酰胺酶可以用于治疗白血病；溶菌酶可以起到杀菌、止血的作用。天然酶的本质大部分是蛋白质，也有少部分是rna，因此在极端条件下很容易变性导致失活。因为分子量大、稳定性差、成本高、不易贮存等缺点，天然酶在一些领域的应用受到限制。

为了克服天然酶的缺陷和满足实际生产的需求，具有催化活性的模拟酶被不断地开发出来。模拟酶，也称人工酶，是通过模仿酶的性状、活性位点、酶与底物配合的方式等因素，利用化学方法人工设计合成的。与天然酶相比，模拟酶具有诸多优点，如结构简单、稳定性高、方便贮存、寿命长、成本低廉、不需要辅助因子的参与以及催化活性可人为调控等。目前已发现多种类型的模拟酶，包括环糊精衍生物、冠醚衍生物、卟啉衍生物以及纳米材料模拟酶等。它们显示出不同的模拟酶活性：氧化酶活性、过氧化氢酶活性、过氧化物酶活性、超氧化物歧化酶活性以及漆酶活性等。其中研究最为广泛的是具有过氧化物酶催化活性的模拟酶。

2. 研究内容和预期目标

主要研究内容

1.通过溶胶凝胶法合成具有n,s缺陷碳壳包覆的co₉s₈纳米复合物

目前许多科研团队利用不同的方法合成了各种钴基纳米材料，如coo、cos、co(oh)₂、co₃o₄及具有多孔结构的co₃o₄纳米片等。co₃o₄纳米材料具有可调控的双重酶活性包括过氧化氢酶和过氧化物酶，基于此构建了检测限低至9.7μm的葡萄糖比色检测法。典型的化学发光反应中，在鲁米诺的参与下，co/sio₂纳米颗粒发挥类似过氧化物酶的活性。它可以有效催化底物产生自由基，从而引起发光强度的改变。利用该体系能完成雨水中h₂o₂和药片中vc含量的测定。具有三种类酶活性的石墨烯-cofe₂o₄是一种磁性复合纳米材料。利用其中的过氧化物酶活性可以完成葡萄糖的比色分析。通过共沉淀法合成的co₃o₄纳米颗粒同时具备三种类酶活性：过氧化氢酶活性、过氧化物酶活性、超氧化物歧化酶活性。在表面偶联相关抗体后，可以用于检测肿瘤组织中过表达的血管内皮生长因子（vegf）。利用同样的合成方法制备了二巯基琥珀酸（dmsa）修饰的co₃o₄纳米多面体，以此为探针可以检测表皮生长因子受体（egfr）在肺癌组织中的高表达。总之，钴基纳米酶作为一种稳定性高、催化活性可调控的纳米酶在生物传感方面有着极高的应用价值。

3. 研究的方法与步骤

研究方法

文献研究法：文献研究法主要指搜集、鉴别、整理文献，并通过对文献的研究，形成对事实科学认识的方法。通过网络、杂志期刊、理论书籍等多种渠道查阅文献资料，了解国内外的研究现状与成果，搜集相关理论依据及资料，为课题提供理论与数据支持。

研究步骤

4. 参考文献

[1]谢道月,刘琦,汪珺,张锡涛,顾凯业,孙凯.mno₂纳米酶催化abts的显色反应及其在fe~^{(2 )}和pb~^{(2 )}检测中的应用[j].环境化学,2019,38(12):2843-2850.

[2]田蕊.基于过氧化物模拟酶的h₂o₂和葡萄糖传感及其机制研究[d].吉林大学,2019.

[3]齐晓珩. 基于双金属co/mn-mofs类酶活性的过氧化氢比色检测方法[d].大连理工大学,2018.

5. 计划与进度安排