CN105855565A - 基于三倍体dna为模板的银铂双金属纳米簇及其合成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于三倍体DNA为模板的银铂双金属纳米簇及其合成方法，所述合成方法包括步骤：将三条单链DNA母液与Ag+溶液、Pt2+溶液混匀后在室温避光条件下反应8‑12min；在得到的反应体系中加入NaBH4溶液混匀后反应4‑6min，得到三倍体银铂双金属纳米簇产物。区别于现有技术，上述技术方案合成得到的三倍体银铂双金属纳米簇具有高稳定性、合成简单快速、可表现类似酶功能的特点，可用于底物的催化以及制造生物传感器。

Description

基于三倍体DNA为模板的银铂双金属纳米簇及其合成方法
技术领域
本发明涉及生物化学领域，特别涉及一种基于三倍体DNA为模板的银铂双金属纳米簇及其合成方法。
背景技术
纳米技术的进步为纳米材料在生物学催化剂领域开创了新的思路。过氧化酶类似物或者氧化酶类似物的活性已经在不同的纳米材料中被发现，例如金属氧化物纳米材料、碳纳米材料、贵金属纳米粒子及一些复合材料都具有过氧化物模拟酶活性，能催化H2O2氧化TMB。作为低成本可代替自然酶的方法，我们把这些基于纳米材料合成的酶类似物称为纳米酶。它具有显著的优点，包括良好的稳定性、酶的功能可调节性以及设计的灵活性。如今，纳米材料复合物包括双金属纳米粒子和混合的纳米材料正在成为有前景的纳米酶。
目前，纳米酶具有的协同效应和单成分电子效应，及其显著的提高催化活性的特质，引起很多研究人员的关注，纳米酶也逐步在DNA和蛋白质检测应用上取得进展。以DNA单链为模板合成的单倍体双金属纳米簇具有突出的性质，例如合成条件温和，大小可控、以及生物可兼容性，但是当与生物分子相结合时，可以导致连接上的生物分子亲和性丧失，还能导致纳米酶催化活性的降低，加之单倍体双金属纳米簇，其颗粒均匀性差，稳定性较差，从而影响纳米酶的催化活性，限制了纳米酶的应用。
发明内容
基于此，有必要提供一种性能更优、制备更便捷的双金属纳米簇合成方案，提供了一种基于三倍体DNA为模板的银铂双金属纳米簇及其合成方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于三倍体DNA为模板的银铂双金属纳米簇的合成方法，包括如下步骤：
三条单链DNA母液与Ag+溶液、Pt2+溶液混匀后反应8-12min；
在得到的反应体系中加入NaBH4溶液混匀后反应4-6min，得到三倍体银铂双金属纳米簇产物。
进一步地，所述的三倍体银铂双金属纳米簇的合成方法中，所述三条单链DNA的序列如下：
D：5'-TTCCCTTTTCCCTT-3'；
cD：5'-AAGGGAAAAGGGAA-3'；
S：5'-TTCCCTTTTCCCTT-3'。
进一步地，所述的三倍体银铂双金属纳米簇的合成方法中，所述Ag+溶液为AgNO3溶液；所述Pt2+溶液为K2PtCl4溶液。
进一步地，所述的三倍体银铂双金属纳米簇的合成方法中，所述AgNO3溶液的浓度为1mmol/L；所述K2PtCl4溶液的浓度为3mmol/L；所述NaBH4溶液的浓度为200μmol/L。
进一步地，所述的三倍体银铂双金属纳米簇的合成方法中，三条单链DNA母液与Ag+溶液、Pt2+溶液反应的条件为室温及避光。
进一步地，所述的三倍体银铂双金属纳米簇的合成方法中，三条单链DNA母液与Ag+溶液、Pt2+溶液反应的时间为10min。
进一步地，所述的三倍体银铂双金属纳米簇的合成方法中，在得到的反应体系中加入NaBH4溶液混匀后反应的条件为40-50℃。
进一步地，所述的三倍体银铂双金属纳米簇的合成方法中，在得到的反应体系中加入NaBH4溶液混匀后反应的条件为45℃，且反应时间为5min。
发明人同时还提供了一种基于三倍体DNA为模板的银铂双金属纳米簇，是由以上各技术方案所述的三倍体银铂双金属纳米簇的合成方法合成得到。
本发明的优点在于：区别于现有技术，上述技术方案合成得到的三倍体银铂双金属纳米簇具有高稳定性、合成简单快速、可表现类似酶功能的特点，可用于底物的催化以及制造生物传感器。
附图说明
图1是与Ag+结合形成的稳定三倍体结构图；
图2是三倍体银铂双金属纳米簇的解链温度曲线图，插图：三倍体银铂双金属纳米簇的透射电镜图；
图3（1）为三倍体银纳米簇的荧光光谱图，（2）为三倍体银铂双金属纳米簇的荧光光谱图；
图4为本发明的米氏方程曲线图，插图为催化活性颜色对比图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式详予说明。
实施例1
一种基于三倍体DNA为模板的银铂双金属纳米簇的合成方法，包括如下步骤：
各取10 μL 100 μmol/L的三条单链DNA母液与10 μL 1mol/L AgNO3溶液和20 μL 3mol/L K2PtCl4溶液混匀后，避光反应10min；
在得到的反应体系中加入100 μL 200μmol/L NaBH4溶液混匀后，45℃加热反应5min，得到三倍体银铂双金属纳米簇产物。
进一步地，所述的三倍体银铂双金属纳米簇的合成方法中，所述三条单链DNA的序列如下：
D：5'-TTCCCTTTTCCCTT-3'；
cD：5'-AAGGGAAAAGGGAA-3'；
S：5'-TTCCCTTTTCCCTT-3'。
本实施方式所述的三倍体银铂双金属纳米簇的合成方法的基本原理如下：由于Ag+对C碱基具有良好的亲和力，以及氢键的作用，则形成如图1所示的稳定的三倍体结构，经过NaBH4的还原反应，形成三倍体银金属纳米簇（AgNCs），在二价铂离子Pt(II)存在的条件下，通过Ag(0)与Pt(II)之间的氧化还原反应，在三倍体AgNCs表面形成Pt(0)，接着被NaBH4还原而最终生成三倍体银铂双金属纳米簇。其中，三倍体银铂双金属纳米簇，首先是由其中两条链通过碱基互补配对形成双螺旋结构，再由另一条单链通过CG.CAg+（图1）结合方式形成三倍体结构。
实施例2
对本实施方式合成所得的三倍体银铂双金属纳米簇进行表征，包括如下几个部分：
1）解链温度曲线的表征：DNA的解链温度（Tm）是引物的一个重要参数，通常将加热变性使DNA的双螺旋结构失去一半时的温度称为该DNA的溶解温度（melting temperature）。对本实施方式合成所得的三倍体银铂双金属纳米簇以DNA解链温度作为评测指标，将合成的三倍体银铂双金属纳米簇混合液稀释5倍后，移液至紫外比色皿中，对其进行升温加热，每升高2℃，测量其在波长260nm处的吸光度值，温度范围为10~90℃，并通过Origin软件拟合，结果如附图2所示：得到的第一个解链温度为37.09℃，第二个解链温度为65.72℃。这表明，本方法能够很好地合成三倍体银铂双金属纳米簇。
2）透射电镜图的表征：通过透射电镜图（TEM）来表征合成物的结构，结果如附图2插图所示，所合成的三倍体银铂双金属纳米簇粒径均匀，且粒径约为2nm左右。
3）荧光光谱的表征：通过荧光光谱谱图评测本实施方式所述方法合成的三倍体银铂双金属纳米簇。分别将200 μL合成的三倍体银纳米簇和三倍体银铂双金属纳米簇置于石英比色皿中，荧光分光光度仪扫描450 ~700 nm的荧光光谱，激发波长范围420~500 nm，激发和发射狭缝宽度均为10 nm，电压800 V，对比二者的荧光光谱谱图。如附图3所示：在与作为对照组的三倍体银纳米簇相比时，三倍体银纳米簇随着激发波长的增大，峰值的强度也随之增大，但峰高的位置基本保持不变，这说明所合成的三倍体银纳米簇的粒径均匀，具有好的稳定性。而三倍体银铂双金属纳米簇的峰值随着波长的增大，强度的变化很小，这是由于Pt（ 0 ）在三倍体银纳米簇表面聚集的作用，使荧光淬灭，同样说明了三倍体银铂双金属纳米簇的合成效果良好。
实施例3
对本实施方式合成所得的三倍体银铂双金属纳米簇进行实际应用，测试表明其可催化TMB+H2O2体系，使其由无色转变为蓝色。通过本实施方式所述方法合成的三倍体银铂双金属纳米簇可模拟辣根过氧化酶（HRP）的催化活性，有望作为辣根过氧化酶（HRP）的替代物。其催化活性的表征，包括如下步骤：
1）比色法的表征：通过比色法考察三倍体银铂双金属纳米簇的催化活性，分别取10 μL合成的三倍体银纳米簇和三倍体银铂双金属纳米簇于EP管中，各加入20 μL 500 mmol/L H2O2溶液和40 μL4 mmol/L TMB溶液，混匀后，对比二者的颜色变化情况。在与作为对照组的三倍体银纳米簇的对比下，如附图4插图所示，三倍体银铂双金属纳米簇的催化活性显著，而三倍体银纳米簇基本不呈现催化活性。
2）米氏方程曲线的表征：取10 μL三倍体银铂双金属纳米簇溶液于EP管中，加入20 μL500 mmol/L H2O2溶液和一系列不同浓度的TMB溶液，涡旋混匀，反应1min后，于紫外分光光度仪测量波长652nm处的吸光度值，用Origin软件拟合试验结果，如附图4所示。根据米氏方程等式计算出，三倍体银铂双金属纳米簇与不同浓度的TMB反应所得Km=365.6，Vm=0.487△A·min-1，由反应速率及TMB浓度双倒数曲线拟合可得：1/v=715.12/[S]+1.658，R2=0.9962。结果说明所合成的三倍体银铂双金属纳米簇与辣根过氧化物酶相比表现出较好的催化活性，可作为辣根过氧化物酶的替代物。
综合上述，本实施方式所述方法合成三倍体银铂双金属纳米簇粒径分布均匀，具有高度的稳定性。在一定底物溶度范围内，其Km值小于以单倍体为模板合成的银铂双金属纳米簇，证实了它具有更好的催化活性。所述方法及其可直接获得的产物有望为模拟酶在生物传感器应用上提供新的思路。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
SEQUENCE LISTING
<110> 福建农林大学
<120> 基于三倍体DNA为模板的银铂双金属纳米簇及其合成方法
<130> 3
<160> 3
<170> PatentIn version 3.3
<210> 1
<211> 14
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 1
ttcccttttc cctt
14
<210> 2
<211> 14
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 2
aagggaaaag ggaa
14
<210> 3
<211> 14
<212> DNA
<213> 人工序列
<400> 3
ttcccttttc cctt
14

Claims (10)

1.一种基于三倍体DNA为模板的银铂双金属纳米簇的合成方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）三条单链DNA母液与Ag+溶液、Pt2+溶液混匀后反应8-12min；
（2）在得到的反应体系中加入NaBH4溶液混匀后反应4-6min，得到三倍体银铂双金属纳米簇产物。
2.根据权利要求1所述的三倍体银铂双金属纳米簇的合成方法，其特征在于，所述三条单链DNA的序列如下：
D：5'-TTCCCTTTTCCCTT-3'；
cD：5'-AAGGGAAAAGGGAA-3'；
S：5'-TTCCCTTTTCCCTT-3'。
3.根据权利要求1所述的三倍体银铂双金属纳米簇的合成方法，其特征在于，所述Ag+溶液为AgNO3溶液；所述Pt2+溶液为K2PtCl4溶液。
4.根据权利要求3所述的三倍体银铂双金属纳米簇的合成方法，其特征在于，所述AgNO3溶液的浓度为1mmol/L；所述K2PtCl4溶液的浓度为3mmol/L。
5.根据权利要求1所述的三倍体银铂双金属纳米簇的合成方法，其特征在于，所述NaBH4溶液的浓度为200μmol/L。
6.根据权利要求1所述的三倍体银铂双金属纳米簇的合成方法，其特征在于，三条单链DNA母液与Ag+溶液、Pt2+溶液反应的条件为室温及避光。
7.根据权利要求1所述的三倍体银铂双金属纳米簇的合成方法，其特征在于，三条单链DNA母液与Ag+溶液、Pt2+溶液反应的时间为10min。
8.根据权利要求1所述的三倍体银铂双金属纳米簇的合成方法，其特征在于，在得到的反应体系中加入NaBH4溶液混匀后反应的条件为40-50℃。
9.根据权利要求1所述的三倍体银铂双金属纳米簇的合成方法，其特征在于，在得到的反应体系中加入NaBH4溶液混匀后反应的条件为45℃，且反应时间为5min。
10.一种由权利要求1-9中任一项所述的基于三倍体DNA为模板的银铂双金属纳米簇的合成方法合成得到三倍体银铂双金属纳米簇。
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