CN106093272B - 一种二氧化锰纳米片模拟氧化物酶检测还原性生物分子的方法 - Google Patents
一种二氧化锰纳米片模拟氧化物酶检测还原性生物分子的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106093272B CN106093272B CN201610382893.XA CN201610382893A CN106093272B CN 106093272 B CN106093272 B CN 106093272B CN 201610382893 A CN201610382893 A CN 201610382893A CN 106093272 B CN106093272 B CN 106093272B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- manganese dioxide
- solution
- plates
- dioxide nano
- biomolecule
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 116
- 239000002055 nanoplate Substances 0.000 title claims abstract description 51
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 title claims abstract description 27
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 title claims abstract description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 238000004088 simulation Methods 0.000 title claims abstract description 15
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L hydroxy(oxo)manganese;manganese Chemical compound [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 23
- OHDRQQURAXLVGJ-HLVWOLMTSA-N azane;(2e)-3-ethyl-2-[(e)-(3-ethyl-6-sulfo-1,3-benzothiazol-2-ylidene)hydrazinylidene]-1,3-benzothiazole-6-sulfonic acid Chemical compound [NH4+].[NH4+].S/1C2=CC(S([O-])(=O)=O)=CC=C2N(CC)C\1=N/N=C1/SC2=CC(S([O-])(=O)=O)=CC=C2N1CC OHDRQQURAXLVGJ-HLVWOLMTSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 10
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 8
- -1 polyphenol compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- GEYOCULIXLDCMW-UHFFFAOYSA-N 1,2-phenylenediamine Chemical compound NC1=CC=CC=C1N GEYOCULIXLDCMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 61
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid group Chemical group C(CC(O)(C(=O)O)CC(=O)O)(=O)O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 claims description 20
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 13
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 9
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M Sodium acetate Chemical compound [Na+].CC([O-])=O VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 6
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 6
- 239000001632 sodium acetate Substances 0.000 claims description 6
- 235000017281 sodium acetate Nutrition 0.000 claims description 6
- 238000003556 assay Methods 0.000 claims description 5
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims description 5
- 239000012286 potassium permanganate Substances 0.000 claims description 5
- 239000007974 sodium acetate buffer Substances 0.000 claims description 5
- 108091003079 Bovine Serum Albumin Proteins 0.000 claims description 4
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 4
- 239000003945 anionic surfactant Substances 0.000 claims description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229940098773 bovine serum albumin Drugs 0.000 claims description 4
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 claims description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 4
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 claims description 4
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 claims description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid Substances OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M tetramethylammonium hydroxide Chemical compound [OH-].C[N+](C)(C)C WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims description 4
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 4
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 claims description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 3
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims description 3
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 claims description 3
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000012086 standard solution Substances 0.000 claims description 3
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 claims description 3
- KIUKXJAPPMFGSW-DNGZLQJQSA-N (2S,3S,4S,5R,6R)-6-[(2S,3R,4R,5S,6R)-3-Acetamido-2-[(2S,3S,4R,5R,6R)-6-[(2R,3R,4R,5S,6R)-3-acetamido-2,5-dihydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-4-yl]oxy-2-carboxy-4,5-dihydroxyoxan-3-yl]oxy-5-hydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-4-yl]oxy-3,4,5-trihydroxyoxane-2-carboxylic acid Chemical compound CC(=O)N[C@H]1[C@H](O)O[C@H](CO)[C@@H](O)[C@@H]1O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O[C@H]2[C@@H]([C@@H](O[C@H]3[C@@H]([C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O3)C(O)=O)O)[C@H](O)[C@@H](CO)O2)NC(C)=O)[C@@H](C(O)=O)O1 KIUKXJAPPMFGSW-DNGZLQJQSA-N 0.000 claims description 2
- IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 1-methyl-2,4-dioxo-1,3-diazinane-5-carboximidamide Chemical compound CN1CC(C(N)=N)C(=O)NC1=O IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 claims description 2
- 239000012901 Milli-Q water Substances 0.000 claims description 2
- 229940077388 benzenesulfonate Drugs 0.000 claims description 2
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims description 2
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 2
- 229920002674 hyaluronan Polymers 0.000 claims description 2
- 229960003160 hyaluronic acid Drugs 0.000 claims description 2
- 229960002163 hydrogen peroxide Drugs 0.000 claims description 2
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 claims description 2
- CNFDGXZLMLFIJV-UHFFFAOYSA-L manganese(II) chloride tetrahydrate Chemical compound O.O.O.O.[Cl-].[Cl-].[Mn+2] CNFDGXZLMLFIJV-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 229910000357 manganese(II) sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims description 2
- 239000000661 sodium alginate Substances 0.000 claims description 2
- 235000010413 sodium alginate Nutrition 0.000 claims description 2
- 229940005550 sodium alginate Drugs 0.000 claims description 2
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 2
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 claims description 2
- 238000010189 synthetic method Methods 0.000 claims description 2
- 241000209094 Oryza Species 0.000 claims 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims 2
- PPNAOCWZXJOHFK-UHFFFAOYSA-N manganese(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Mn+2] PPNAOCWZXJOHFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 claims 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 claims 1
- RWSXRVCMGQZWBV-WDSKDSINSA-N glutathione Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CCC(=O)N[C@@H](CS)C(=O)NCC(O)=O RWSXRVCMGQZWBV-WDSKDSINSA-N 0.000 abstract description 28
- 229960003180 glutathione Drugs 0.000 abstract description 15
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 abstract description 10
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 abstract description 10
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 abstract description 7
- 229960005070 ascorbic acid Drugs 0.000 abstract description 6
- 239000011668 ascorbic acid Substances 0.000 abstract description 6
- 108010024636 Glutathione Proteins 0.000 abstract description 5
- 235000010323 ascorbic acid Nutrition 0.000 abstract description 5
- UAIUNKRWKOVEES-UHFFFAOYSA-N 3,3',5,5'-tetramethylbenzidine Chemical class CC1=C(N)C(C)=CC(C=2C=C(C)C(N)=C(C)C=2)=C1 UAIUNKRWKOVEES-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 238000004737 colorimetric analysis Methods 0.000 abstract description 2
- 235000013824 polyphenols Nutrition 0.000 abstract description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- CVULGJIRGZVJHQ-UHFFFAOYSA-N 2-ethylbenzothiazole Chemical compound C1=CC=C2SC(CC)=NC2=C1 CVULGJIRGZVJHQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M Bisulfite Chemical compound OS([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M 0.000 abstract 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 abstract 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 abstract 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 abstract 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 5
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 4
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 241000208340 Araliaceae Species 0.000 description 1
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000005035 Panax pseudoginseng ssp. pseudoginseng Nutrition 0.000 description 1
- 235000003140 Panax quinquefolius Nutrition 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 1
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 1
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000002210 biocatalytic effect Effects 0.000 description 1
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N ferrosoferric oxide Chemical compound O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012921 fluorescence analysis Methods 0.000 description 1
- 235000008434 ginseng Nutrition 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 238000002595 magnetic resonance imaging Methods 0.000 description 1
- UBXWAYGQRZFPGU-UHFFFAOYSA-N manganese(2+) oxygen(2-) titanium(4+) Chemical compound [O--].[O--].[Ti+4].[Mn++] UBXWAYGQRZFPGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002082 metal nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 102000013415 peroxidase activity proteins Human genes 0.000 description 1
- 108040007629 peroxidase activity proteins Proteins 0.000 description 1
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 150000002989 phenols Chemical class 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 150000008442 polyphenolic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N31/00—Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods
- G01N31/10—Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods using catalysis
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/33—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using ultraviolet light
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
- G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
- G01N21/78—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator producing a change of colour
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
Abstract
一种二氧化锰纳米片模拟氧化物酶检测还原性生物分子的方法，氧化锰纳米片模拟氧化物酶能够催化氧化3,3',5,5'‑四甲基联苯胺TMB、2,2‑联氮‑二(3‑乙基‑苯并噻唑‑6‑磺酸)二铵盐ABTS和邻苯二胺OPD等底物，使其分别由无色变成蓝色、绿色和橙色，同时，二氧化锰纳米片与谷胱甘肽、抗坏血酸等还原性生物分子能灵敏和选择性的发生氧化还原反应，进而改变TMB、ABTS和OPD等底物的氧化产物浓度，之后，可以通过比色分析法定量检测谷胱甘肽和抗坏血酸等还原性生物分子；该方法具有操作简单、灵敏度高、重现性好和选择性高等特点；其对谷胱甘肽的检测线性范围为1‑15μM，检出限为0.3μM；对抗坏血酸的检测线性范围3‑100μM，检出限为0.8μM，该方法也可用于各种多酚类化合物的检测。
Description
技术领域
本发明属于纳米生物材料和分析化学技术领域，特别涉及一种二氧化锰纳米片模拟氧化物酶检测还原性生物分子的方法。
背景技术
酶是具有生物催化功能的高分子物质，其在温和条件下具有强的底物专一性和高的催化效率。然而，天然酶的提取和纯化过程耗时繁琐、成本较高、稳定性差，同时天然酶的催化活性容易受环境影响而变性失活，这些都严重限制着其进一步应用。模拟酶是具有与天然酶相似功能的物质，在较苛刻的条件下仍可以保持较高的稳定性。因此，对模拟酶的研究能够解决天然酶稳定性较差、易变性失活等问题。自2007年首次发现磁性四氧化三铁纳米粒子具有模拟酶性质后，近些年，纳米材料作为模拟酶的研究引起了科学家们的广泛关注。研究发现贵金属纳米粒子、硅点、碳纳米材料、过渡金属氧化物、硫化物纳米颗粒和石墨烯等二维纳米材料均具有良好的模拟酶性质。其中，二维纳米材料具有较大的比表面积，相对较强的催化活性，受到了广泛研究。值得注意的是，二氧化锰纳米片作为一种类石墨烯二维纳米材料，具有较好的过氧化物和氧化物模拟酶性质以及宽的吸收光谱、强的光吸收能力以及良好的生物相容性，被广泛应用于磁共振成像、荧光分析、免标记生物传感研究。此外，我们发现二氧化锰纳米片能够催化底物TMB，OPD和ABTS发生氧化反应并产生明显的颜色变化。因此，在TMB，OPD和ABTS存在下，利用二氧化锰纳米片模拟氧化物酶，可以建立一种简单快速检测谷胱甘肽和抗坏血酸等还原性生物分子的比色方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种二氧化锰纳米片模拟氧化物酶检测还原性生物分子的方法，利用二氧化锰纳米片模拟氧化物酶，建立了一种简单、快速分析还原性物质的比色方法。该方法具有良好的重现性和选择性。
为了达到上述目的，本发明的技术方案和步骤为：
(1)将已知浓度还原性生物分子标准溶液加入到二氧化锰纳米片溶液和醋酸钠缓冲溶液的混合溶液中，室温下作用时间不小于10min；
(2)将步骤(1)最终得到的混合溶液加入到氧化物酶底物溶液中，两者体积比为7:2，氧化时间不小于5min；
(3)分别以OPD、TMB和ABTS为底物时，用双光束紫外可见分光光度计检测步骤(2)最终所得溶液在450/650/734nm处吸光度值，记为A。以超纯水代替已知浓度还原性生物分子标准溶液作为空白实验，其450/650/734nm处吸光度值记为A0；
(4)以吸光度净信号△A＝A0-A作为定量指标，绘制该还原性生物分子的标准曲线，得到线性方程及检测线性范围和检出限。
(5)将待测还原性生物分子溶液重复上述步骤(1)、(2)、(3)，得到待测还原性生物分子在450/650/734nm处吸光度值，根据步骤(4)线性方程计算待测还原性生物分子溶液的浓度。
所述的二氧化锰纳米片溶液摩尔浓度为>5μM，所述的醋酸钠缓冲溶液摩尔浓度为0.2M，混合溶液中，二氧化锰纳米片与醋酸钠的体积比为1:(5-10)。
所述醋酸钠缓冲溶液能够用柠檬酸缓冲溶液替代，柠檬酸缓冲溶液摩尔浓度为0.2M，混合溶液中，二氧化锰纳米片与柠檬酸的体积比为1:(5-10)。
所述的氧化物酶底物摩尔浓度为0.01-10mM，其包括3,3',5,5'-四甲基联苯胺TMB、2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐ABTS和邻苯二胺OPD。
本发明中二氧化锰纳米片氧化物酶活性：二氧化锰纳米片作为氧化物酶能够催化溶解氧氧化底物3,3',5,5'-四甲基联苯胺TMB、2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐ABTS和邻苯二胺OPD，使其分别由无色变成蓝色、绿色和橙色，并产生特征吸收峰。
本发明中二氧化锰纳米片检测还原性生物分子的原理:二氧化锰纳米片具有氧化物酶活性，可分别催化溶解氧氧化TMB、ABTS和OPD，其氧化产物分别在650nm、734nm、450nm处具有很强的特征吸收峰。还原性生物分子能够与二氧化锰纳米片发生灵敏的氧化还原反应使二氧化锰纳米片分解成二价锰离子。向TMB、ABTS和OPD溶液中引入还原性生物分子时，由于二氧化锰纳米片被分解催化剂量减少，导致TMB、ABTS和OPD氧化产物量减少，650nm、734nm和450nm处吸光度值降低。因此，能够根据650nm、734nm和450nm处吸光度值与还原性生物分子浓度关系，实现对还原性生物分子进行定量分析的目的，具有简单、分析快速、重现性和选择性好的特点。
附图说明
图1是二氧化锰纳米片透射电镜图片。
图2是二氧化锰纳米片作为氧化物酶比色检测GSH标准曲线图。
图3是二氧化锰纳米片作为氧化物酶比色检测AA标准曲线图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做详细叙述。
一种二氧化锰纳米片模拟氧化物酶检测还原性生物分子的方法，包括以下步骤：
(1)将已知浓度还原性生物分子标准溶液加入到二氧化锰纳米片溶液和醋酸钠(或柠檬酸)缓冲溶液的混合溶液中，室温下作用时间不小于10min；
(2)将步骤(1)最终得到的混合溶液加入到氧化物酶底物溶液中，两者体积比为7:2，氧化时间不小于5min；
(3)分别以OPD、TMB和ABTS为底物时，用双光束紫外可见分光光度计检测步骤(2)最终所得溶液在450/650/734nm处吸光度值，记为A。以超纯水代替已知浓度还原性生物分子标准溶液作为空白实验，其450/650/734nm处吸光度值记为A0；
(4)以吸光度净信号△A＝A0-A作为定量指标，绘制该还原性生物分子的标准曲线，得到线性方程及检测线性范围和检出限；
(5)将待测还原性生物分子溶液重复上述步骤(1)、(2)、(3)，得到待测还原性生物分子在450/650/734nm处吸光度值，根据步骤(4)线性方程计算待测还原性生物分子溶液的浓度。
所述的二氧化锰纳米片溶液摩尔浓度为>5μM，所述的醋酸钠(或柠檬酸)缓冲溶液摩尔浓度为0.2M，混合溶液中，二氧化锰纳米片与醋酸钠的体积比为1:(5-10)。
所述的氧化物酶底物摩尔浓度为0.01-10mM，其包括3,3',5,5'-四甲基联苯胺TMB、2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐ABTS和邻苯二胺OPD，检测现象是体系颜色分别由无色变成蓝色、绿色和橙色。
所述的二氧化锰纳米片溶液中的二氧化锰纳米片制备方法为：
步骤一、层状二氧化锰的合成，其合成方法有两种，为酸性条件下合成和碱性条件下合成：
所述的酸性条件下合成是利用液相氧化还原法合成层状二氧化锰，将20mL 0.1M的KMnO4溶液滴加到10mL 0.15M MnSO4的硫酸溶液中，室温下搅拌6h，得到的棕褐色沉淀用二次水洗涤多次，离心，70℃干燥12h得层状二氧化锰。
所述的碱性条件下合成是利用液相氧化还原法合成层状二氧化锰，5s内将20mL0.6M四甲基氢氧化铵溶液和3％过氧化氢溶液加入到10mL 0.3M的四水氯化锰溶液中，室温下过夜搅拌，再用甲醇和超纯水洗涤离心，真空干燥得层状二氧化锰。
步骤二、二氧化锰纳米片制备，其制备方法有两种，用牛血清白蛋白BSA水溶液或天然多糖或阴离子型表面活性剂作为插入剂和稳定剂超声剥离层状二氧化锰制备或者用MES还原KMnO4溶液制备二氧化锰纳米片：
所述的用牛血清白蛋白BSA水溶液超声剥离层状二氧化锰制备，将10mg层状二氧化锰加入到1mg/mL的BSA水溶液中，超声12h，离心，所得上清液即为BSA稳定的单层二氧化锰纳米片溶液。
所述的天然多糖包括海藻酸钠、壳聚糖、纤维素、木质素和透明质酸。
所述的阴离子型表面活性剂包括烷基苯磺酸钠、烷基硫酸钠和烷基磺酸钠。
所述的用MES还原KMnO4溶液制备二氧化锰纳米片，等体积0.1M MES与0.01M KMnO4溶液混合，超声反应30min，得到褐色絮状沉淀，离心，用二次水洗涤絮状沉淀，所得二氧化锰纳米片分散于二次水中。
参照图1，为所制得的二氧化锰纳米片透射电镜图片。
实施例一
基于本发明的方法检测还原性生物分子—谷胱甘肽GSH
(1)将100μL已知浓度的GSH溶液加入到100μL二氧化锰纳米片溶液和0.5mL NaAc-HAc(0.2M)溶液中室温下作用10min；
(2)将(1)中混合溶液加入到200μL TMB溶液(1.0mM)中，室温下反应5min；
(3)用双光束紫外可见分光光度计检测650nm处(2)中溶液吸光度值，记为A。以超纯水代替GSH溶液作为空白实验，其650nm处吸光度值记为A0。
(4)以吸光度净信号△A＝A0-A作为定量指标，绘制GSH标准曲线，得到线性方程(参照图2)及检测GSH线性范围(1μM-15μM)和检出限(0.3μM)。
(5)将待测GSH溶液重复上述步骤(1)、(2)、(3)，得到GSH在650nm处A值，根据步骤(4)线性方程计算待测GSH溶液的浓度。
其对谷胱甘肽的检测线性范围为1-15μM，检出限为0.3μM。该方法也可用于各种多酚类化合物的检测。
实施例二
基于本发明的方法检测还原性生物分子—抗坏血酸AA
(1)将100μL已知浓度的AA溶液加入到100μL二氧化锰纳米片溶液和0.5mL NaAc-HAc(0.2M)溶液中室温下作用10min；
(2)将(1)中混合溶液加入到200μL TMB溶液(1.0mM)中，室温下反应5min；
(3)用双光束紫外可见分光光度计检测650nm处(2)中溶液吸光度值，记为A。以超纯水代替AA溶液作为空白实验，其650nm处吸光度值记为A0。
(4)以吸光度净信号△A＝A0-A作为定量指标，绘制AA标准曲线，得到线性方程(参照图3)及检测AA线性范围(3-100μM)和检出限(0.8μM)。
(5)将待测AA溶液重复上述步骤(1)、(2)、(3)，得到AA在650nm处A值，根据步骤(4)线性方程计算待测AA溶液的浓度。
对抗坏血酸的检测线性范围3-100μM，检出限为0.8μM。该方法也可用于各种多酚类化合物的检测。
Claims (7)
1.一种二氧化锰纳米片模拟氧化物酶检测还原性生物分子的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将已知浓度还原性生物分子标准溶液加入到二氧化锰纳米片溶液和醋酸钠缓冲溶液的混合溶液中，室温下作用时间不小于10min；
(2)将步骤(1)最终得到的混合溶液加入到氧化物酶底物溶液中，两者体积比为7:2，氧化时间不小于5min；
(3)分别以OPD、TMB和ABTS为底物时，用双光束紫外可见分光光度计检测步骤(2)最终所得溶液在450/650/734nm处吸光度值，记为A；以超纯水代替已知浓度还原性生物分子标准溶液作为空白实验，其450/650/734nm处吸光度值记为A0；
(4)以吸光度净信号△A＝A0-A作为定量指标，绘制该还原性生物分子的标准曲线，得到线性方程及检测线性范围和检出限；
(5)将待测还原性生物分子溶液重复上述步骤(1)、(2)、(3)，得到待测还原性生物分子在450/650/734nm处吸光度值，根据步骤(4)线性方程计算待测还原性生物分子溶液的浓度。
2.根据权利要求1所述的一种二氧化锰纳米片模拟氧化物酶检测还原性生物分子的方法，其特征在于，所述的二氧化锰纳米片溶液摩尔浓度为>5μM，所述的醋酸钠缓冲溶液摩尔浓度为0.2M，混合溶液中，二氧化锰纳米片与醋酸钠的体积比为1:(5-10)。
3.根据权利要求1所述的一种二氧化锰纳米片模拟氧化物酶检测还原性生物分子的方法，其特征在于，所述醋酸钠缓冲溶液能够用柠檬酸缓冲溶液替代，柠檬酸缓冲溶液摩尔浓度为0.2M，混合溶液中，二氧化锰纳米片与柠檬酸的体积比为1:(5-10)。
4.根据权利要求1所述的一种二氧化锰纳米片模拟氧化物酶检测还原性生物分子的方法，其特征在于，所述的氧化物酶底物摩尔浓度为0.01-10mM，其包括3,3',5,5'-四甲基联苯胺TMB、2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐ABTS和邻苯二胺OPD。
5.根据权利要求1所述的一种二氧化锰纳米片模拟氧化物酶检测还原性生物分子的方法，其特征在于，
所述的二氧化锰纳米片溶液中的二氧化锰纳米片制备方法为：
步骤一、层状二氧化锰的合成，其合成方法有两种，为酸性条件下合成和碱性条件下合成：
所述的酸性条件下合成是利用液相氧化还原法合成层状二氧化锰，将20mL 0.1M的KMnO4溶液滴加到10mL 0.15M MnSO4的硫酸溶液中，室温下搅拌6h，得到的棕褐色沉淀用二次水洗涤多次，离心，70℃干燥12h得层状二氧化锰；所述的碱性条件下合成是利用液相氧化还原法合成层状二氧化锰，5s内将20mL 0.6M四甲基氢氧化铵溶液和3％过氧化氢溶液加入到10mL 0.3M的四水氯化锰溶液中，室温下过夜搅拌，再用甲醇和超纯水洗涤离心，真空干燥得层状二氧化锰；
步骤二、二氧化锰纳米片制备:
制备方法有两种，用牛血清白蛋白BSA水溶液或天然多糖或阴离子型表面活性剂作为插入剂和稳定剂超声剥离层状二氧化锰制备或者用MES还原KMnO4溶液制备二氧化锰纳米片。
6.根据权利要求5所述的一种二氧化锰纳米片模拟氧化物酶检测还原性生物分子的方法，其特征在于，
所述的用牛血清白蛋白BSA水溶液超声剥离层状二氧化锰制备，将10mg层状二氧化锰加入到1mg/mL的BSA水溶液中，超声12h，离心，所得上清液即为BSA稳定的单层二氧化锰纳米片溶液；
所述的天然多糖包括海藻酸钠、壳聚糖、纤维素、木质素和透明质酸；
所述的阴离子型表面活性剂包括烷基苯磺酸钠、烷基硫酸钠和烷基磺酸钠。
7.根据权利要求5所述的一种二氧化锰纳米片模拟氧化物酶检测还原性生物分子的方法，其特征在于，
所述的用MES还原KMnO4溶液制备二氧化锰纳米片，等体积0.1M MES与0.01M KMnO4溶液混合，超声反应30min，得到褐色絮状沉淀，离心，用二次水洗涤絮状沉淀，所得二氧化锰纳米片分散于二次水中。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610382893.XA CN106093272B (zh) | 2016-06-01 | 2016-06-01 | 一种二氧化锰纳米片模拟氧化物酶检测还原性生物分子的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610382893.XA CN106093272B (zh) | 2016-06-01 | 2016-06-01 | 一种二氧化锰纳米片模拟氧化物酶检测还原性生物分子的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106093272A CN106093272A (zh) | 2016-11-09 |
| CN106093272B true CN106093272B (zh) | 2018-08-07 |
Family
ID=57447026
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610382893.XA Active CN106093272B (zh) | 2016-06-01 | 2016-06-01 | 一种二氧化锰纳米片模拟氧化物酶检测还原性生物分子的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106093272B (zh) |
Families Citing this family (29)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106771254B (zh) * | 2017-01-20 | 2018-10-02 | 曲阜师范大学 | 氨基化介孔二氧化硅-葡萄糖-二氧化锰纳米复合材料及其制备方法和应用 |
| CN107144662A (zh) * | 2017-04-16 | 2017-09-08 | 福建医科大学 | 氧化石墨烯铂纳米复合材料为探针的谷胱甘肽检测试剂盒 |
| CN107238586A (zh) * | 2017-04-26 | 2017-10-10 | 福建医科大学孟超肝胆医院 | 一种检测谷胱甘肽的荧光生物传感方法 |
| CN107462536B (zh) * | 2017-05-16 | 2020-01-07 | 首都师范大学 | 一种检测水样中银离子的方法 |
| CN107300544B (zh) * | 2017-06-16 | 2020-01-10 | 安徽师范大学 | 一种亚铁离子的检测方法 |
| CN108918478B (zh) * | 2018-03-29 | 2020-09-22 | 南京医科大学 | 一种定量检测α-葡萄糖苷酶活性的方法 |
| CN108645826B (zh) * | 2018-05-02 | 2021-05-07 | 天津科技大学 | 一种快速检测抗坏血酸的新方法 |
| CN109164097A (zh) * | 2018-09-30 | 2019-01-08 | 重庆师范大学 | 基于智能手机拍照功能快速检测红酒中抗氧化剂的方法 |
| CN109632784A (zh) * | 2019-01-21 | 2019-04-16 | 淮阴师范学院 | 一种定量检测抗坏血酸的方法 |
| CN110227483A (zh) * | 2019-06-19 | 2019-09-13 | 新乡医学院 | 一种新型磁性纳米模拟氧化酶及其制备方法和应用 |
| CN110600798B (zh) * | 2019-09-30 | 2023-03-21 | 西安交通大学 | 二氧化锰/聚氧化乙烯复合固态电解质的制备方法及应用 |
| CN110755407B (zh) * | 2019-12-03 | 2022-07-26 | 长沙理工大学 | 一种二氧化锰/葡萄糖氧化酶@透明质酸复合抗癌材料及其制备和应用 |
| CN110907249B (zh) * | 2019-12-13 | 2022-03-04 | 青岛农业大学 | 一种基于复合纳米酶系统的葡萄糖检测方法 |
| CN110823884B (zh) * | 2019-12-24 | 2024-05-17 | 南华大学 | 一种生物样品中多巴胺的快速检测方法 |
| CN111426644B (zh) * | 2020-03-18 | 2023-06-13 | 广东工业大学 | 一种IrO2/MnO2复合纳米酶及其制备方法和应用 |
| CN111334556B (zh) * | 2020-03-25 | 2023-11-10 | 南京医科大学 | 一种基于二氧化锰仿生物模拟氧化酶活性对于酸性磷酸酶或有机磷农药的比色检测方法 |
| CN111982873B (zh) * | 2020-08-14 | 2023-12-01 | 福建医科大学 | 一种基于Au3+调节的邻苯二胺自催化氧化的无标记比色法与其应用 |
| CN112362646B (zh) * | 2020-10-27 | 2022-04-22 | 华南理工大学 | 一种基于纳米酶的谷胱甘肽传感器及其制备方法与应用 |
| CN112326579B (zh) * | 2020-12-01 | 2023-12-22 | 云南省农业科学院农产品加工研究所 | 一种同时检测食品中亚硝酸盐及抗坏血酸的方法 |
| CN112630179B (zh) * | 2020-12-09 | 2023-07-21 | 安徽师范大学 | 具有氧化物模拟酶性质的普鲁士蓝量子点及其制备方法及检测l-半胱氨酸的方法 |
| CN112557384B (zh) * | 2020-12-10 | 2024-01-26 | 贵州大学 | 一种基于比色分析的硫化氢检测方法及应用 |
| CN112763484B (zh) * | 2021-01-27 | 2022-05-03 | 南京医科大学 | 一种基于比色生物传感器检测谷胱甘肽和/或过氧化氢的方法 |
| CN113385170A (zh) * | 2021-04-28 | 2021-09-14 | 西安交通大学 | 一种球形蛋黄-蛋壳结构介孔氧化锰纳米酶及其制备方法和应用 |
| CN113461063B (zh) * | 2021-06-29 | 2022-10-25 | 哈尔滨工业大学 | 一种二氧化锰纳米酶的制备方法及其应用 |
| CN113804887B (zh) * | 2021-08-25 | 2023-08-01 | 中国农业科学院油料作物研究所 | 一种具有多检测尺度的免疫检测试剂盒的应用 |
| CN114113064B (zh) * | 2021-12-27 | 2023-09-08 | 郑州大学 | 基于苯并双噻唑的光响应类氧化物酶及其制备方法和在比色检测食品中谷胱甘肽的应用 |
| CN114428064B (zh) * | 2021-12-31 | 2023-09-19 | 江苏和达电子科技有限公司 | 一种铜蚀刻液中硝酸根离子含量的检测方法 |
| CN114705673B (zh) * | 2022-04-21 | 2024-05-10 | 湖南大学 | 基于MnCo@C NCs类酶活性快速比色分析总抗氧化能力的方法及其应用 |
| CN116251183B (zh) * | 2023-02-14 | 2023-11-07 | 河南省人民医院 | 一种兼具磁共振增强显像的放疗增敏剂及其制备方法和应用 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3677700A (en) * | 1970-09-29 | 1972-07-18 | Gray Tim Inc | Process for producing battery-grade manganese dioxide |
| US9334580B2 (en) * | 2010-08-19 | 2016-05-10 | Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. | Manganese oxide particles and process for producing same |
| CN103285874B (zh) * | 2013-06-13 | 2015-03-25 | 江苏中核华纬工程设计研究有限公司 | 一种具有过氧化物酶性质的无机纳米复合催化剂及其催化分解tmb的应用 |
| CN103336003B (zh) * | 2013-06-27 | 2015-12-09 | 江南大学 | 一种以MnO2/CuO复合材料为模拟氧化酶的氧化TMB的方法 |
| CN103926296B (zh) * | 2014-04-28 | 2016-01-06 | 广东产品质量监督检验研究院 | 用于检测生物胺的生物传感器及其制作方法 |
| CN105044093A (zh) * | 2015-06-26 | 2015-11-11 | 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 | 纳米氧化锰、氧化铬作为过氧化物模拟酶检测过氧化氢的应用 |
| CN105388145A (zh) * | 2015-10-16 | 2016-03-09 | 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 | 纳米金属氧化物作为氧化模拟酶催化tmb和abts的方法 |
| CN105548167B (zh) * | 2015-12-29 | 2019-05-14 | 安徽师范大学 | 二氧化锰薄片模拟酶传感器以及制备方法和t4pnk的检测方法 |
-
2016
- 2016-06-01 CN CN201610382893.XA patent/CN106093272B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106093272A (zh) | 2016-11-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106093272B (zh) | 一种二氧化锰纳米片模拟氧化物酶检测还原性生物分子的方法 | |
| Yu et al. | Peroxidase-like activity of MoS 2 nanoflakes with different modifications and their application for H 2 O 2 and glucose detection | |
| Lu et al. | Hollow MnFeO oxide derived from MOF@ MOF with multiple enzyme-like activities for multifunction colorimetric assay of biomolecules and Hg2+ | |
| Mao et al. | β-Cyclodextrin functionalization of metal-organic framework MOF-235 with excellent chemiluminescence activity for sensitive glucose biosensing | |
| Wang et al. | Boosting the peroxidase-like activity of nanostructured nickel by inducing its 3+ oxidation state in LaNiO3 perovskite and its application for biomedical assays | |
| Khattab et al. | Novel halochromic cellulose nanowhiskers from rice straw: Visual detection of urea | |
| CN106904656B (zh) | 一种基于多肽模板合成二氧化锰纳米片的方法及其应用 | |
| CN103293124A (zh) | 一种纳米α-FeOOH/氧化石墨烯的制备方法及应用 | |
| Wang et al. | A novel photoswitchable enzyme cascade for powerful signal amplification in versatile bioassays | |
| Prabhu et al. | Synergetic effect of Prussian blue film with gold nanoparticle graphite–wax composite electrode for the enzyme-free ultrasensitive hydrogen peroxide sensor | |
| CN104897846A (zh) | 一种基于原位形成光活性纳米材料模拟酶的碱性磷酸酯酶活性检测方法 | |
| Wang et al. | Catalase active metal-organic framework synthesized by ligand regulation for the dual detection of glucose and cysteine | |
| Kim et al. | Poly-γ-glutamic Acid/Chitosan hydrogel nanoparticles entrapping glucose oxidase and magnetic nanoparticles for glucose biosensing | |
| Feng et al. | Impact of the size effect on enzymatic electrochemical detection based on metal-organic frameworks | |
| CN108046331B (zh) | 一种硫化钼-铁氧体纳米酶、制备及应用 | |
| Deng et al. | Alkaline peroxidase activity of cupric oxide nanoparticles and its modulation by ammonia | |
| CN114414514A (zh) | 一种锰类普鲁士蓝纳米酶的制备方法及其在酒精浓度检测中的应用 | |
| CN109060790A (zh) | 基于羟基氧化钴纳米片的乙酰胆碱酯酶活性检测试纸条及其制备方法 | |
| Liu et al. | A novel bromelain-MnO 2 biosensor for colorimetric determination of dopamine | |
| CN109294143A (zh) | 一种环糊精-聚合离子液体功能化石墨烯复合材料及其制备方法和应用 | |
| Niu et al. | Pyrophosphate-Mediated On–Off–On Oxidase-Like Activity Switching of Nanosized MnFe 2 O 4 for Alkaline Phosphatase Sensing | |
| Yang et al. | A novel strategy for the detection of pyruvate in fermentation processes based on well-distributed enzyme-inorganic hybrid nanoflowers on thiol graphene modified gold electrodes | |
| CN104897897A (zh) | 一种利用免疫生物传感器检测组胺的方法 | |
| CN111965136A (zh) | 一种类过氧化物纳米酶β-FeOOH的制备方法及其在H2O2检测中的应用 | |
| Aggarwal et al. | Rational design of nanoparticle platforms for “cutting-the-fat”: Covalent immobilization of lipase, glycerol kinase, and glycerol-3-phosphate oxidase on metal nanoparticles |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |