CN102019179A

CN102019179A - 一种金核/铂壳纳米棒模拟酶溶液及其制备方法

Info

Publication number: CN102019179A
Application number: CN 200910093031
Authority: CN
Inventors: 何伟伟; 吴晓春
Original assignee: National Center for Nanosccience and Technology China
Current assignee: National Center for Nanosccience and Technology China
Priority date: 2009-09-17
Filing date: 2009-09-17
Publication date: 2011-04-20
Anticipated expiration: 2029-09-17
Also published as: CN102019179B

Abstract

本发明涉及一种金核/铂壳纳米棒模拟酶溶液，其为含由圆柱状金纳米棒内核和包覆于圆柱状金纳米棒内核外表面的岛状多孔铂壳层构成的金核/铂壳结构；制备步骤：1)制备金浓度为0.25mM的金晶种溶液；2)制备含金纳米棒的金纳米棒溶液；3)纯化金纳米棒溶液，金纳米棒的浓度为0.5mM；4)制备金核/铂壳纳米棒模拟酶溶液；5)金核/铂壳纳米棒模拟酶溶液的改性；6)改性的金核/铂壳纳米棒模拟酶溶液再纯化；本发明通过种子调制和后还原相结合的方法制备的金核/铂壳纳米棒模拟酶，表现出类似过氧化物酶和类似氧化物酶的催化活性；且方法简单、价格便宜、高效环保；可作为一种新的过氧化物模拟酶和氧化物模拟酶。

Description

一种金核/铂壳纳米棒模拟酶溶液及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种金核/铂壳结构的纳米棒模拟酶溶液及其制备方法，其同时具有类似过氧化物酶和类似氧化酶的催化活性，并且稳定性高、成本低廉、制备简单，可用作天然氧化酶和过氧化物酶的模拟酶。

背景技术

天然酶作为生物体内高效率和高选择性的一种催化剂，在生物化学领域扮演着重要角色。酶在储存、运输和使用过程中容易受到很多物理和化学方面因素的影响，如温度、pH值等，而变性失活。此外，酶的价格昂贵且制备繁琐。这些都限制了它的应用范围。因此，具有酶活性特征、结构比天然酶更加稳定简单的模拟酶的开发在化学工业、农业和生物医药领域都是极其重要的。迄今，各国学者利用有机分子在酶的仿生模拟进行了广泛的研究，主要包括超分子模拟酶、印迹高分子模拟酶以及有机分子团簇模拟酶等(奉若涛，渠荣遴，朱孔营，有机化学，2003，23，893-899)。近年来，有些研究组发现有的在体相中呈现惰性的化合物材料在纳米尺度下表现出奇特的类似过氧化物酶活性。中国科学院生物物理研究所阎锡蕴研究小组发现四氧化三铁纳米颗粒具有类似过氧化物酶的催化活性，并利用这一特性，设计了多种免疫检测方法，实现了对乙肝病毒表面抗原和肌钙蛋白的检测。(L.Z.Gao，J.Zhuang，L.Nie，J.B.Zhang，Y.Zhang，N.Gu，T.Wang，J.Feng，D.L.Yang，S.Perrett，X.Y.Yan，Nature Nanotechnology，2007，2，577-583)随后，汪尔康组利用四氧化三铁纳米颗粒的类似过氧化物酶特性，成功实现了对过氧化氢和葡萄糖的检测。(H.Wei，E.K.Wang，Anal.Chem.2008，80，2250-2254)A.Asati等人最近发现氧化铈纳米颗粒表现出类似氧化酶的活性特征。(A.Asati，S.Santra，C.Kaittanis，S.Nath，J.M.Perez，Angew.Chem.Int.Ed.2009，48，2308-2312)这些纳米颗粒都被证明在不同pH和不同温度下表现出比辣根过氧化物酶更加稳定的催化特征，可用来制备新型的纳米颗粒模拟酶。

铂纳米材料是一类重要的催化剂，在燃料电池、石油化工、汽车尾气净化等领域都应用十分广泛。近年来，铂纳米颗粒因其高效的催化能力和很好的生物兼容性，在生物检测方面的应用引起关注，特别是利用铂纳米颗粒制作电化学生物传感器实现了对很多生物分子如葡萄糖、DNA和过氧化氢等的检测。但是，铂纳米颗粒具有类似氧化酶的催化特征，可以作为过氧化物酶和氧化酶模拟酶尚无报道。本发明首次发现了金核铂壳纳米颗粒具有类似过氧化物酶和类似氧化酶活性的双重特征，可作为一类新颖的过氧化物酶模拟酶和氧化酶模拟酶。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金核/铂壳纳米棒模拟酶溶液，它同时具有类似过氧化物酶和类似氧化酶活性的活性特征，可用作过氧化物酶模拟酶和氧化物模拟酶；

本发明的技术方案如下：

本发明提供的金核/铂壳纳米棒模拟酶溶液，其含有一种由圆柱状金纳米棒内核和包覆于所述圆柱状金纳米棒内核外表面的岛状多孔铂壳层构成的金核/铂壳结构。

本发明提供的金核/铂壳纳米棒模拟酶溶液的制备方法，其步骤包括：

1)制备金晶种溶液

向十六烷基三甲基溴化铵水溶液加入四氯金酸水溶液，然后在搅拌的条件下再加入硼氢化钠水溶液，制得第一混合溶液；

所述第一混合溶液中的十六烷基三甲基溴化铵、四氯金酸和硼氢化钠的质量配比为0.75∶0.0025∶0.006；继续搅拌第一混合溶液3分钟，然后静置2～5小时，得到含金晶种的金晶种溶液，该金晶种溶液中金浓度为0.25mM；

2)制备金纳米棒溶液

向十六烷基三甲基溴化铵水溶液中依次加入四氯金酸水溶液、硝酸银水溶液和硫酸水溶液；混合均匀后再加入抗坏血酸水溶液，然后向其中加入步骤(1)制备的金晶种溶液，制得第二混合液；再将所述第二混合溶液置入30℃恒温水浴中水浴12～16小时，得到含金纳米棒的金纳米棒溶液；

所述第二混合液中的十六烷基三甲基溴化铵、四氯金酸、硝酸银、硫酸、抗坏血酸与金晶种的质量配比为5∶0.025∶0.0025～0.0075∶0.5∶0.04∶0.000015；

3)制备纯化的金纳米棒溶液

将步骤2)制备的金纳米棒溶液经离心分离，得到纯化的金纳米棒溶液，并通过加入去离子水，控制纯化的金纳米棒溶液中金纳米棒的浓度为0.5mM；

4)制备金核/铂壳纳米棒模拟酶溶液

将步骤3)得到的纯化的金纳米棒溶液与四氯亚铂酸钾溶液混合并摇匀，再加入抗坏血酸水溶液得第三混合溶液；所述第三混合溶液中的抗坏血酸、四氯亚铂酸钾与金纳米棒的质量配比为5～20∶1∶3～10；

将上述混合均匀的第三混合溶液置入30℃的恒温水浴中反应2～3小时，溶液由枣红色变成了暗灰色；之后再向第三溶液中加入十六烷基三甲基溴化铵水溶液，并使加入十六烷基三甲基溴化铵后的溶液中的十六烷基三甲基溴化铵浓度为0.03M；然后再进行离心分离，得到金核/铂壳纳米棒模拟酶溶液；

5)金核/铂壳纳米棒模拟酶溶液的改性

将步骤4)得到的金核/铂壳纳米棒模拟溶液在每分钟12000转的转速下离心分离5分钟，弃去上清液，向沉淀中加入与上清液等体积的改性溶液，所述改性溶液由浓度为1mg/mL的聚苯乙烯磺酸钠溶液和浓度为3.0mM的氯化钠溶液组成的混合液；再将所述混合液进行超声10～25分钟，然后静置3～10小时，得到改性的金核/铂壳纳米棒模拟酶溶液；

6)改性的金核/铂壳纳米棒模拟酶溶液的纯化

将步骤5)制得的改性的金核/铂壳纳米棒模拟酶溶液，在每分钟12000转的转速下离心分离5分钟，弃去离心分离后的上清液，加入与上清液等体积的去离子水，分散均匀，得到经纯化的改性的金核/铂壳纳米棒模拟酶溶液。

所述十六烷基三甲基溴化铵水溶液的浓度为0.1M；所述四氯金酸水溶液的浓度为24.7mM；所述硼氢化钠水溶液的浓度为0.01M；所述硝酸银水溶液的浓度为10mM；所述硫酸水溶液的浓度为0.5M；所述抗坏血酸水溶液的浓度为0.1M；所述四氯亚铂酸钾的浓度为2.0mM。

本发明通过种子调制和后还原相结合的方法制备了金核/铂壳纳米棒模拟酶溶液；该方法操作简单、高效、重复性高、并且反应条件温和，所用试剂价格低廉、无毒，反应中产生的产物和副产物也对环境友好；所制备的金核/铂壳纳米棒模拟酶溶液在过氧化氢存在和不存在的情况下对有机底物3，3’，5，5’-四甲基联苯胺都有很高的氧化催化活性，表现出类似过氧化物酶和氧化酶的活性特征；经聚苯乙烯磺酸钠(PSS)修饰的金核/铂壳纳米棒模拟酶溶液，除了有很高的催化活性，在强酸、强碱、高盐浓度以及高温条件下都有很高的化学稳定性，作为一种新颖模拟酶在免疫分析、生物检测及临床诊断等领域都有潜在的应用价值。

附图说明

图1是本发明制备的金核铂壳纳米棒模拟酶溶液的透射电子显微镜图；

图2是本发明制备的金核铂壳纳米棒模拟酶溶液的紫外-可见-近红外吸收光谱图。

图3是测定本发明制备的金核铂壳纳米棒模拟酶类似氧化酶和过氧化物酶催化活性时的比色照片图。

图片从左到右依次为：(A)含有30μl 15mM 3，3’，5，5’-四甲基联苯胺但不含过氧化氢和金核铂壳纳米棒模拟酶，(B)含有30μl 15mM 3，3’，5，5’-四甲基联苯胺和40μl 5nM金核铂壳纳米棒模拟酶但不含过氧化氢，(C)含有50μl 98μM过氧化氢水溶液和30μl 15mM3，3’，5，5’-四甲基联苯胺但不含有金核铂壳纳米棒模拟酶，(D)含有50μl 98μM过氧化氢水溶液、30μl 15mM 3，3’，5，5’-四甲基联苯胺和40μl 5nM金核铂壳纳米棒模拟酶。图片表明，金核铂壳纳米棒在过氧化氢存在和不存在的情况下对3，3’，5，5’-四甲基联苯胺的氧化都有很高的催化活性。

图4是考察过氧化氢浓度对金核铂壳纳米棒模拟酶催化活性影响时，过氧化氢浓度-初始反应速度的响应曲线。

图5是考察金核铂壳纳米棒模拟酶的用量对其催化活性影响时，金核铂壳纳米棒模拟酶的加入量-初始反应速度的响应曲线。

图6是考察温度对金核铂壳纳米棒模拟酶催化活性影响时，得到的温度-反应活性的响应曲线。

图7是考察缓冲溶液pH值对金核铂壳纳米棒模拟酶催化活性影响时，得到的缓冲溶液pH值-反应活性的响应曲线。

具体实施方式

实施例1

制备一种金核/铂壳纳米棒模拟酶溶液，其制备步骤如下：

1、制备金晶种溶液

取7.5mL浓度为0.1M十六烷基三甲基溴化铵水溶液，向其中加入100.4μL浓度为24.7mM的四氯金酸水溶液，混合均匀后将体积稀释到9.4mL，在磁力搅拌的条件下加入0.6mL浓度为0.01M的硼氢化钠水溶液(使用前临时配制并置于冰水中)，制得第一混合溶液，所述第一混合溶液中的十六烷基三甲基溴化铵、四氯金酸和硼氢化钠的物质的量比＝0.75∶0.0025∶0.006；搅拌三分钟后停止，静置2小时，得到含有金晶种的金晶种溶液，所述金晶种溶液中金的浓度为0.25mM；

2、制备金纳米棒溶液

取100mL浓度为0.1M的十六烷基三甲基溴化铵水溶液，向其中加入2.05mL浓度为24.7mM的四氯金酸水溶液，1mL浓度为10mM的硝酸银水溶液和2mL 0.5M的硫酸水溶液，混合均匀后，再加入800μL浓度为0.1M的抗坏血酸水溶液，得到的混合溶液由桔红色变为无色，然后加入240μL步骤1制备的金晶种溶液，制得第二混合溶液；混合均匀后放入30℃恒温水浴中；溶液在20分钟后开始出现颜色，经过16小时，最终变为枣红色，说明形成了金纳米棒溶液；所述第二混合液中的十六烷基三甲基溴化铵、四氯金酸、硝酸银、硫酸、抗坏血酸与金晶种的重量比＝5∶0.025∶0.0075∶0.5∶0.04∶0.000015；

3.金纳米棒溶液的纯化

先将制备好的金纳米棒溶液在30℃的恒温水浴中静置，然后在每分钟12000转的条件下离心两次，每次10分钟，这样去掉了未反应的离子及多余的十六烷基三甲基溴化铵，得到纯化的金纳米棒溶液，再加入去离子水，控制纯化的金纳米棒溶液中金纳米棒的浓度为0.5mM；

4、制备金核/铂壳纳米棒模拟酶溶液

取一份(1mL)上述离心后的纯化的金纳米棒溶液放入试管中，并先后向其中加入1mL去离子水、40μL 2mM四氯亚铂酸钾水溶液和8μL 0.1M的抗坏血酸水溶液混合均匀得到第三溶液；该第三溶液中的抗坏血酸、四氯亚铂酸钾与金纳米棒的重量比为10∶1∶5.8；

然后放入30℃的恒温水浴中，反应3小时后溶液由枣红色变成了暗灰色(表明了金核/铂壳纳米棒模拟酶的形成)，之后再向第三溶液中加入十六烷基三甲基溴化铵水溶液，并使加入十六烷基三甲基溴化铵后的溶液中的十六烷基三甲基溴化铵浓度为0.03M；然后再进行离心分离，得到金核/铂壳纳米棒模拟酶溶液；

5、金核/铂壳纳米棒模拟酶的PSS改性

将步骤4制备得到的金核/铂壳纳米棒模拟酶在每分钟12000转的转速下离心分离5分钟，弃去离心分离后的上清液，向沉淀中加入与上清液等体积的聚苯乙烯磺酸钠(PSS)溶液和氯化钠溶液；所选聚苯乙烯磺酸钠(PSS)溶液和氯化钠溶液的浓度为分别为1mg/mL和3.0mM；将该溶液在超声清洗器中超声25分钟，然后静置8小时即得到聚苯乙烯磺酸钠(PSS)改性的金核/铂壳纳米棒模拟酶溶液；

6、制备纯化的改性金核/铂壳纳米棒模拟酶溶液：

将步骤5制得的改性的金核/铂壳纳米棒模拟酶溶液，在每分钟12000转的转速下离心分离5分钟，弃去离心分离后的上清液，加入与上清液等体积的去离子水，分散均匀，得到经纯化的改性金核/铂壳纳米棒模拟酶溶液。

实施例2

制备一种金核/铂壳纳米棒模拟酶溶液，其制备步骤如下：

1、制备金晶种溶液：

取7.5mL浓度为0.1M十六烷基三甲基溴化铵水溶液，向其中加入100.4μL浓度为24.7mM的四氯金酸水溶液，混合均匀后将体积稀释到9.4mL，在磁力搅拌的条件下加入0.6mL浓度为0.01M的硼氢化钠水溶液(使用前临时配制并置于冰水中)，制得第一混合溶液，所述第一混合溶液中的十六烷基三甲基溴化铵、四氯金酸和硼氢化钠的物质的量比＝0.75∶0.0025∶0.006；搅拌三分钟后停止，静置3小时，得到含有金晶种的金晶种溶液，所述金晶种溶液中金的浓度为0.25mM；

2、制备金纳米棒溶液：

取100mL浓度为0.1M的十六烷基三甲基溴化铵水溶液，向其中加入2.05mL浓度为24.7mM的四氯金酸水溶液，1mL浓度为10mM的硝酸银水溶液和2mL 0.5M的硫酸水溶液，混合均匀后，再加入800μL浓度为0.1M的抗坏血酸水溶液，得到的混合溶液由桔红色变为无色，然后加入240μL步骤1制备的金晶种溶液，制得第二混合溶液；混合均匀后放入30℃恒温水浴中；溶液在20分钟后开始出现颜色，经过14小时，最终变为枣红色，说明形成了金纳米棒溶液；所述第二混合液中的十六烷基三甲基溴化铵、四氯金酸、硝酸银、硫酸、抗坏血酸与金晶种的重量比＝5∶0.025∶0.0025∶0.5∶0.04∶0.000015；

3.金纳米棒的纯化

4、制备金核/铂壳纳米棒模拟酶溶液：

取一份(1mL)上述离心后的纯化的金纳米棒溶液放入试管中，并先后向其中加入1mL去离子水、40μL 2mM四氯亚铂酸钾水溶液和8μL 0.1M的抗坏血酸水溶液混合均匀得到第三溶液；该第三溶液中的抗坏血酸、四氯亚铂酸钾与金纳米棒的重量比为20∶1∶3；

然后放入30℃的恒温水浴中，反应2小时后溶液由枣红色变成了暗灰色(表明了金核/铂壳纳米棒模拟酶的形成)，之后再向第三溶液中加入十六烷基三甲基溴化铵水溶液，并使加入十六烷基三甲基溴化铵后的溶液中的十六烷基三甲基溴化铵浓度为0.03M；然后再进行离心分离，得到金核/铂壳纳米棒模拟酶溶液；

5、金核/铂壳纳米棒模拟酶溶液的PSS改性：

将步骤4得到的金核/铂壳纳米棒模拟酶在每分钟12000转的转速下离心分离5分钟，弃去离心分离后的上清液，向沉淀中加入与上清液等体积的改性溶液，该改性溶液由聚苯乙烯磺酸钠(PSS)溶液和氯化钠溶液组成(聚苯乙烯磺酸钠(PSS)溶液的浓度为1mg/mL，氯化钠溶液的浓度为3.0mM)；再对所得混合液在超声清洗器中超声10分钟，然后静置3小时，即得到经聚苯乙烯磺酸钠(PSS)改性的金核/铂壳纳米棒模拟酶溶液；

6、改性金核/铂壳纳米棒模拟酶溶液的纯化

实施例3

制备一种金核/铂壳纳米棒模拟酶溶液，其制备步骤如下：

1、制备金晶种溶液：

取7.5mL浓度为0.1M十六烷基三甲基溴化铵水溶液，向其中加入100.4μL浓度为24.7mM的四氯金酸水溶液，混合均匀后将体积稀释到9.4mL，在磁力搅拌的条件下加入0.6mL浓度为0.01M的硼氢化钠水溶液(使用前临时配制并置于冰水中)，制得第一混合溶液，所述第一混合溶液中的十六烷基三甲基溴化铵、四氯金酸和硼氢化钠的物质的量比＝0.75∶0.0025∶0.006；搅拌三分钟后停止，静置5小时，得到含有金晶种的金晶种溶液，所述金晶种溶液中金的浓度为0.25mM；

2、制备金纳米棒溶液：

取100mL浓度为0.1M的十六烷基三甲基溴化铵水溶液，向其中加入2.05mL浓度为24.7mM的四氯金酸水溶液，1mL浓度为10mM的硝酸银水溶液和2mL 0.5M的硫酸水溶液，混合均匀后，再加入800μL浓度为0.1M的抗坏血酸水溶液，得到的混合溶液由桔红色变为无色，然后加入240μL步骤1制备的金晶种溶液，制得第二混合溶液；混合均匀后放入30℃恒温水浴中；溶液在20分钟后开始出现颜色，经过12小时，最终变为枣红色，说明形成了金纳米棒溶液；所述第二混合液中的十六烷基三甲基溴化铵、四氯金酸、硝酸银、硫酸、抗坏血酸与金晶种的重量比＝5∶0.025∶0.005∶0.5∶0.04∶0.000015；

3.金纳米棒的纯化：

4、制备金核/铂壳纳米棒模拟酶溶液：

取一份(1mL)上述离心后的纯化的金纳米棒溶液放入试管中，并先后向其中加入1mL去离子水、40μL 2mM四氯亚铂酸钾水溶液和8μL 0.1M的抗坏血酸水溶液混合均匀得到第三溶液；该第三溶液中的抗坏血酸、四氯亚铂酸钾与金纳米棒的重量比为5∶1∶10；

然后放入30℃的恒温水浴中，反应2.5小时后溶液由枣红色变成了暗灰色(表明了金核/铂壳纳米棒模拟酶的形成)，之后再向第三溶液中加入十六烷基三甲基溴化铵水溶液，并使加入十六烷基三甲基溴化铵后的溶液中的十六烷基三甲基溴化铵浓度为0.03M；然后再进行离心分离，得到金核/铂壳纳米棒模拟酶溶液；

5、金核/铂壳纳米棒模拟酶的PSS改性：

将步骤4得到的金核/铂壳纳米棒模拟酶在每分钟12000转的转速下离心分离5分钟，弃去离心分离后的上清液，向沉淀中加入与上清液等体积的改性溶液，该改性溶液由聚苯乙烯磺酸钠(PSS)溶液和氯化钠溶液组成(聚苯乙烯磺酸钠(PSS)溶液的浓度为1mg/mL，氯化钠溶液的浓度为3.0mM)；再对所得混合液在超声清洗器中超声15分钟，然后静置10小时，即得到经聚苯乙烯磺酸钠(PSS)改性的金核/铂壳纳米棒模拟酶溶液；

6、制备纯化的改性金核/铂壳纳米棒模拟酶溶液：

图1为金核/铂壳纳米棒透射电镜图像；从图中可清楚的看到在金纳米棒表面生长的岛状多孔的铂壳层。

图2为金核/铂壳纳米棒溶液的紫外-可见-近红外吸收光谱；可清晰看到在940nm长波方向和512nm短波方向的表面等离子体共振吸收峰。

以下为对实施例1、2或3制备的金核/铂壳纳米棒模拟溶液具有类似氧化酶和类似过氧化物酶催化活性特征的比色测定：

1、金核/铂壳纳米棒模拟酶溶液的类似氧化酶活性特征的比色测定步骤如下：

取1.0ml 0.1M pH 4.59的磷酸缓冲溶液，依次向其中加入30μl 15mM 3，3’，5，5’-四甲基联苯胺(TMB)和40μl 5nM金核铂壳纳米棒模拟酶溶液(由实施例1、2或3制得)；然后将上述溶液混合均匀；所述混合溶液中金核/铂壳纳米棒模拟酶与3，3’，5，5’-四甲基联苯胺的质量比为1∶2.25×10⁶；

室温(25℃)下放置10-25分钟后，即可观察到溶液从无色变为蓝色，如图3A和图3B所示；这些表明金核/铂壳纳米棒模拟酶对水溶液中的溶解氧氧化底物3，3’，5，5’-四甲基联苯胺有很高的催化活性，表明本发明的金核/铂壳纳米棒模拟酶具有类似氧化酶的特征，可作为氧化酶模拟酶。

2、金核/铂壳纳米棒模拟酶溶液的类似过氧化物酶活性特征的比色测定步骤如下：

取1.0ml 0.1M pH 4.59的磷酸缓冲溶液，分别向其中加入50μl 98μM过氧化氢水溶液、30μl 15mM 3，3’，5，5’-四甲基联苯胺(TMB)水溶液和40μl 5nM金核铂壳纳米棒模拟酶溶液(由实施例1、2或3制得)；然后将上述溶液在室温(25℃)混合均匀；所述混合溶液中金核/铂壳纳米棒模拟酶、过氧化氢与3，3’，5，5’-四甲基联苯胺的物质的量比为1∶2.45×10⁴∶2.25×10⁶。放置10-25分钟后，即可观察到溶液从无色变为蓝色，如图3C和图3D所示；这些表明金核/铂壳纳米棒模拟酶催化了过氧化氢对底物3，3’，5，5’-四甲基联苯胺的氧化反应，表明本发明的金核/铂壳纳米棒模拟酶具有类似过氧化物酶的特征，可作为过氧化物酶模拟酶。

因此，本发明所制备的金核/铂壳纳米棒模拟酶表现出类似过氧化物酶和类似氧化酶的双重特征，可兼用作过氧化物模拟酶和氧化酶模拟酶；图3D与图3B相比，颜色变化更快更深，表明在双氧水存在下反应速度更快；金核/铂壳纳米棒模拟酶的这种双重特征是和水中溶解氧被还原的两步反应机理有关系的；第一步：水中的溶解氧接受由3，3’，5，5’-四甲基联苯胺提供的电子被还原成过氧化氢，如式(1)，此步反应较慢；第二步：第一步生成的过氧化氢氧化3，3’，5，5’-四甲基联苯胺生成水，如式(2)，此步反应相比第一步较快；O₂+2H⁺+2e^-＝H₂O₂(标准电极电势25℃，0.682V)，H₂O₂+2H⁺+2e^-＝H₂O₂标准电极电势25℃，1.77V)。

在没有过氧化氢的条件下，3，3’，5，5’-四甲基联苯胺被水中溶解氧的氧化是起始于(1)，反应速度主要取决于反应式(1)；而在过氧化氢存在的情况下，反应(1)和(2)共同发生，反应(2)为主要反应途径，因此反应速度快；本发明的金核/铂壳纳米棒模拟酶对氧气的还原反应和过氧化氢的还原反应都具有很强的催化作用，因此表现出类似氧化酶和过氧化物酶的催化活性。

以下为考察过氧化氢浓度对实施例1、2或3中制备的金核/铂壳纳米棒模拟酶催化活性的影响：

取20μl 15mM 3，3’，5，5’-四甲基联苯胺溶液，过氧化氢水溶液和40μl 5.0nM金核/铂壳纳米棒模拟酶溶液，加入到2.4ml pH 4.590.1M磷酸缓冲溶液中，混合均匀。所述混合溶液中固定3，3’，5，5’-四甲基联苯胺和金核/铂壳纳米棒模拟酶的物质的量配比为1.5×10⁶∶1，只改变加入过氧化氢水溶液的浓度为0，0.4，1.0，2.0，5.0，10.0，20.0，100，200mM。用紫外-可见吸收分光光度计扫描动力学模式立即测定上述混合溶液随时间变化的紫外吸收光谱，测定温度为30℃。

过氧化氢浓度对金核/铂壳纳米棒模拟酶的催化活性影响的结果如图4所示。图4显示了不同过氧化氢浓度下的初始反应速度随过氧化氢浓度的变化曲线，其表明本发明制备的金核/铂壳纳米棒模拟酶对底物3，3’，5，5’-四甲基联苯胺随着过氧化氢的浓度增加开始呈现线形提高，当过氧化氢浓度增加到一定浓度时，反应速度达到饱和，不再随过氧化氢的浓度增加而变化。基于此，利用本发明的金核/铂壳纳米棒模拟酶可实现对溶液中或生物体内产生的过氧化氢的检测。

以下为介绍实施例1、2或3中制备的金核/铂壳纳米棒模拟酶溶液的用量对反应速度的影响：

取20μl 15mM 3，3’，5，5’-四甲基联苯胺溶液，20μl 0.2M过氧化氢水溶液和10μl 5nM金核/铂壳纳米棒模拟酶溶液，加入到2.4ml pH 4.590.1M磷酸缓冲溶液中，混合均匀。用紫外-可见吸收分光光度计扫描动力学模式立即测定上述混合溶液随时间变化的紫外吸收光谱，测定温度为30℃。

所述混合溶液中3，3’，5，5’-四甲基联苯胺、过氧化氢和金核/铂壳纳米棒模拟酶的物质的量比为2.6×10⁶∶8.0×10⁴∶(1，2，4，6，10，20，30)。实施例中固定3，3’，5，5’-四甲基联苯胺和过氧化氢的物质的量比为32.5∶1；只改变金核/铂壳纳米棒模拟酶的量为10，20，40，60，100，200，300μl。

图5显示了反应速度与金核/铂壳纳米棒模拟酶的用量变化曲线，可见，保持其他条件不变，随着金核/铂壳纳米棒模拟酶用量的增加，其对底物氧化催化的速度也逐渐增加，且有良好的线性关系。

以下为介绍实施例1、2或3中制备的金核/铂壳纳米棒模拟酶在不同温度下的催化活性变化：

取20μl 15mM 3，3’，5，5’-四甲基联苯胺溶液和40μl 5nM金核/铂壳纳米棒模拟酶溶液，加入到2.4ml pH 4.59 0.1M磷酸缓冲溶液中，混合均匀。用紫外-可见吸收分光光度计扫描动力学模式立即测定上述混合溶液随时间变化的紫外吸收光谱，反应温度分别调节为20、30、40、50、60℃。

该实施例中固定3，3’，5，5’-四甲基联苯胺和金核/铂壳纳米棒模拟酶的物质的量比为1.5×10⁶∶1；只改变反应温度为20、30、40、50、60℃。

图6显示了温度对金核/铂壳纳米棒模拟酶催化活性的影响。从图6可看出，温度从20℃变化到60℃，金核/铂壳纳米棒模拟酶的催化活性基本上保持不变。而常用的辣根过氧化物酶在温度40℃以上时，就变性失活，极大减低了其催化活性。和天然酶相比，本发明制备的金核/铂壳纳米棒模拟酶在更高高温下依然保持很高的催化能力。

以下为介绍溶液pH值对本发明实施例1、2或3中制备的金核/铂壳纳米棒模拟酶催化活性的影响：

取20μl 15mM 3，3’，5，5’-四甲基联苯胺溶液和40μl 5nM金核/铂壳纳米棒模拟酶溶液，加入到2.4ml pH 4.59 0.1M磷酸缓冲溶液中，混合均匀。用紫外-可见吸收分光光度计扫描动力学模式立即测定上述混合溶液随时间变化的紫外吸收光谱，反应温度控制为30℃。

该实施例中固定3，3’，5，5’-四甲基联苯胺和金核/铂壳纳米棒模拟酶的物质的量比为1.5×10⁶∶1；只调节磷酸缓冲溶液的pH为3.45、4.59、5.55、6.41、7.42和8.55。

缓冲溶液pH值对本发明的金核铂壳纳米棒模拟酶催化活性的影响，如图7所示。从图7可看出，金核铂壳纳米棒模拟酶对底物3，3’，5，5’-四甲基联苯胺的催化是pH值依赖的，pH为4.59时，催化活性最大。当pH大于6.41时，金核铂壳纳米棒模拟酶的催化活性明显降低，但这主要受到底物3，3’，5，5’-四甲基联苯胺在碱性或弱碱性条件下的溶解度降低的限制。

由上可知，本发明制备的金核铂壳纳米棒溶液，具有类似过氧化物酶和类似氧化酶的催化功能，可作为一种新颖的过氧化物模拟酶和氧化物模拟酶；即本发明制备的金核铂壳纳米棒模拟酶可代替过氧化物酶和氧化酶在免疫分析、生物检测和临床诊断等取得广泛的应用前景；此外，本发明的金核铂壳纳米棒模拟酶的制备，方法简单、快速、绿色无污染且成本低廉。

Claims

1.一种金核/铂壳纳米棒模拟酶溶液，其含有一种由圆柱状金纳米棒内核和包覆于所述圆柱状金纳米棒内核外表面的岛状多孔铂壳层构成的金核/铂壳结构。

2.一种权利要求1所述金核/铂壳纳米棒模拟酶溶液的制备方法，其步骤包括：

1)制备金晶种溶液

2)制备金纳米棒溶液

3)制备纯化的金纳米棒溶液

将步骤2)制备的金纳米棒溶液经离心分离，得到纯化的金纳米棒溶液，并通过加入去离子水，控制纯化的金纳米棒溶液中的金纳米棒的浓度为0.5mM；

4)制备金核/铂壳纳米棒模拟酶溶液

将步骤3)得到的纯化的金纳米棒溶液与四氯亚铂酸钾溶液混合并摇匀，再加入抗坏血酸水溶液得第三混合溶液；所述第三混合溶液中的抗坏血酸、氯化亚铂酸钾与金纳米棒的质量配比为5～20∶1∶3～10；

将上述混合均匀的第三混合溶液置入30℃的恒温水浴中反应2～3小时，溶液由枣红色变成了暗灰色(表明了金核/铂壳纳米棒模拟酶的形成)；之后再向第三混合溶液中加入十六烷基三甲基溴化铵水溶液，并使十六烷基三甲基溴化铵的浓度为0.03M；然后再进行离心分离，得到金核/铂壳纳米棒模拟酶溶液；

5)金核/铂壳纳米棒模拟酶溶液的改性

6)改性的金核/铂壳纳米棒模拟酶溶液的纯化

3.按权利要求2所述的金核/铂壳纳米棒模拟酶溶液的制备方法，其特征在于：

所述十六烷基三甲基溴化铵水溶液的浓度为0.1M；

所述四氯金酸水溶液的浓度为24.7mM；

所述硼氢化钠水溶液的浓度为0.01M；

所述硝酸银水溶液的浓度为10mM；

所述硫酸水溶液的浓度为0.5M；

所述抗坏血酸水溶液的浓度为0.1M；

所述四氯亚铂酸钾的浓度为2.0mM。