CN107175129B - 一种无机生物复合纳米催化剂Au@Aβ2535的制备方法 - Google Patents
一种无机生物复合纳米催化剂Au@Aβ2535的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种无机生物复合纳米催化剂Au@Aβ2535的制备方法，步骤如下：1、制备六氟异丙醇分散的多肽溶液；2、制备多肽粉末；3、制备多肽溶液；4、制备催化剂Au@Aβ2535。本发明所使用的制备方法简单，温和，所制备的金/多肽无机生物复合纳米催化剂结构均匀可控，且具有较好的催化效果，同时可通过改变溶剂以及多肽的形态，制备不同形貌的，具有不同催化速率的催化剂。
Description
技术领域
本发明涉及一种无机生物复合纳米催化剂的制备方法，特指基于多肽Aβ25-35为模板的金/多肽复合纳米催化剂(Au@Aβ2535)的制备方法，属于材料制备技术领域。
背景技术
贵金属纳米颗粒由于他们的表面等离子共振而展现出独特的光学性能，而在众多贵金属纳米颗粒中，金纳米颗粒由于其在传感，诊断以及生物纳米结合方面的应用而备受关注，而金纳米颗粒同时也广泛的应用于催化领域，因此对于其制备广受研究。对于金纳米颗粒的制备主要分为物理法和化学法。在过去几十年，多种化学方法被用来合成金纳米颗粒，但是，这些方法有一些缺点：例如使用有毒的化学试剂，使用高温或高压，强酸性或强碱性等极端反应条件。近些年，利用生物分子(如多肽、酶、抗体、DNA)合成金纳米颗粒被广泛应用。相比于传统的化学合成方法，生物分子合成途径可在周围环境条件下，利用环境友好型的还原剂和包覆剂可控制备出金纳米颗粒。在众多生物分子中，多肽由于其能识别无机物表面而广泛的应用于金纳米颗粒的合成和自组装。
淀粉样多肽是导致阿尔茨海默病的神经炎斑的重要组成部分，全长的淀粉样多肽为 Aβ1-42，其又包含Aβ1-28，A,25-35，A,33-42等多个片段。淀粉样多肽从水溶性的单体转变成不溶性的多肽纤维沉积在大脑是致病机制的重要步骤，因此，近些年来，越来越多的人热衷于研究对淀粉样聚集的抑制以及对淀粉样纤维的降解。基于对淀粉样多肽的研究可知，淀粉样多肽可以很好的在体外进行孵育成长，从单体到寡聚体，在到成熟纤维。而不同形态的下淀粉样多肽，其结构不同，力学性能也有很大的差异。因此，利用淀粉样多肽作为生物模板去进行无机纳米颗粒的制备，将可以诱发疾病的生物分子发挥其作用具有较大的意义。
本发明利用淀粉样多肽Aβ25-35为模板制备出的金/多肽复合纳米颗粒，其合成条件简单温和，且形貌均匀可控，同时具有较好的催化性能，可以很好的作为一种新型催化剂。
发明内容
本发明利用多肽Aβ25-35为生物模板，制备出了具有催化性能的金/多肽无机生物复合纳米颗粒(Au@Aβ2535)，并用于催化对硝基苯酚。该制备方法的优点在于利用简单的，温和的合成方法，制备出了结构可控，形貌均匀的金纳米颗粒。
本发明的技术方案如下：
一种无机生物复合纳米催化剂Au@Aβ2535的制备方法，步骤如下：
步骤1、将六氟异丙醇溶液加入含有多肽Aβ25-35粉末的试管中，放置于25℃的恒温摇床中摇晃溶解24小时，得到六氟异丙醇分散的多肽溶液，并置于-20℃冰箱保存；
步骤2、取步骤1中的六氟异丙醇分散的多肽溶液于离心管中，用封口膜封住离心管的口，并用针头在封口膜上扎小孔，放置于真空干燥箱中干燥，得到多肽粉末；
步骤3、向步骤2中干燥后的含有多肽粉末的离心管中加入溶剂，超声3秒，振荡3秒，并重复3次，放置于37℃恒温摇床孵育，并控制孵育时间，得到多肽溶液；
步骤4、将氯金酸(AuCl3·HCl·4H2O)溶于去离子水中，得到氯金酸溶液，将氯金酸溶液加入到步骤3中的多肽溶液，搅拌5分钟，得到混合液A；
步骤5、将硼氢化钠(NaBH4)溶于冰的去离子水中，得到硼氢化钠溶液，将硼氢化钠溶液滴加到步骤4中所得到的混合液A中，得到混合液B，即催化剂Au@Aβ2535。
步骤6、取上述所制备的金/多肽复合纳米催化剂于3.5mL的比色皿中，并用去离子水稀释至1mL，取1mL浓度为15mM的室温水配置的硼氢化钠溶液于此比色皿中，振荡3秒，然后静置使金/多肽复合纳米催化剂活化3分钟，取1mL浓度为150μM的对硝基苯酚溶液于此比色皿中，振荡3秒开始催化反应，并控制反应温度，随后用紫外分光光度计监测不同反应时间其在波长为400nm处的吸收峰强度的变化，时间间隔为1分钟，计算其反应速率k。
步骤1中，所述六氟异丙醇与Aβ25-35粉末用量比为1mL：2mg。
步骤2中，所取的用于干燥的多肽溶液为10μL，所用真空干燥箱的温度为25℃，干燥的时间为1小时。
步骤3中，所加入的溶剂为去离子水或磷酸缓冲溶液(PBS)中的一种，所加入的溶剂的体积为200μL，控制孵育的时间为0～12h。
步骤4中，制备所得氯金酸溶液的浓度为10mM；制备混合液A时，所使用的氯金酸溶液与多肽溶液的浓度的比值为25～100：1。
步骤5中，制备所得的硼氢化钠溶液的浓度为10mM；制备混合液B时，所使用的硼氢化钠溶液与氯金酸溶液的浓度的比值为1：1。
一种无机生物复合纳米催化剂Au@Aβ2535。
步骤6中，所取的用于催化反应的催化剂的量为0.08～0.24ml，控制反应温度为20～ 50℃。
上述的技术方案中所述的六氟异丙醇，其作用分散剂，将Aβ25-35粉末溶解分散，以便提取出不同质量的多肽粉末。
上述的技术方案中所述的多肽溶液，其作用是作为生物模板。
上述的技术方案中所述的氯金酸溶液，其作用是提供制备催化剂所需的Au3+离子。
上述的技术方案中所述的硼氢化钠溶液，其作用是还原剂。
有益效果：
本发明所使用的制备方法简单，温和，所制备的金/多肽无机生物复合纳米催化剂结构均匀可控，且具有较好的催化效果，同时可通过改变溶剂以及多肽的形态，制备不同形貌的，具有不同催化速率的催化剂。
具体实施方式
上述技术方案所制备的金/多肽复合纳米催化剂应用于催化对硝基苯酚，下面结合具体实施实例对本发明做进一步说明。
本发明以制备所得的催化剂总体积为800μL为例。
实施例1
(1)多肽溶液的制备：
将1mL的六氟异丙醇溶液加入到含有2mg多肽Aβ25-35粉末的试管中，放置在25℃的恒温摇床上摇晃溶解24小时，得到分散于六氟异丙醇中的多肽溶液，取10μL分散于六氟异丙醇中的多肽溶液于1.5mL的离心管中，用封口膜封住离心管的口，并用针头在封口膜上扎4个小孔，放置于25℃的真空干燥箱中干燥1小时，然后向离心管中加入200μL的去离子水作为溶剂，随后在超声波中超声3秒，在漩涡振荡器上振荡3秒，重复三次，放置于37℃恒温摇床孵育，控制孵育时间为0h，最终得到多肽溶液。
(2)金/多肽复合纳米催化剂的制备：
取200μL浓度为10mM的氯金酸溶液，加入到步骤(1)所得到的多肽溶液中，搅拌 5分钟，得到氯金酸和多肽的混合溶液，取400μL浓度为10mM的冰水制备的硼氢化钠溶液，滴加到氯金酸和多肽的混合溶液中，振荡5秒，静置放置1小时，最终得到金/多肽复合纳米催化剂。
(3)金/多肽复合纳米催化剂催化对硝基苯酚实验
取0.08mL步骤(2)中所制备的金/多肽复合纳米催化剂于3.5mL的比色皿中，并用去离子水稀释至1mL，取1mL浓度为15mM的室温水配置的硼氢化钠溶液于此比色皿中，振荡3秒，然后静置使金/多肽复合纳米催化剂活化3分钟，取1mL浓度为150μM的对硝基苯酚溶液与此比色皿中，振荡3秒开始催化反应，并控制反应温度为20℃，随后用紫外分光光度计监测不同反应时间其在波长为400nm处的吸收峰强度的变化，时间间隔为1分钟，计算其反应速率k。所得反应速率见表1.
实施例2
同实施例1，仅改变实施例1步骤(1)中孵育时间为3h和12h，所得到的不同形态的多肽溶液用于按实施例1中的步骤进行催化剂制备并进行催化对硝基苯酚实验，所计算得出的催化速率常数见表1。结果表明，随着孵育时间的增加，得到的多肽溶液所制备出的金/多肽复合纳米催化剂的催化速率常数越大，可归因于孵育时间越长，多肽溶液中纤维形态越多，所制备的出的纳米催化剂越容易形成网络状结构，提高了催化剂与对硝基苯酚的碰撞次数。
表1 不同孵育时间得到的多肽溶液对所制备Au@Aβ2535催化剂的催化速率常数的影响
| Aβ<sub>2535</sub>孵育时间(h) | 催化速率k(s<sup>-1</sup>) |
| 0 | 0.00299 |
| 3 | 0.00312 |
| 12 | 0.00342 |
实施例3
同实施例1，仅改变实施例1步骤(1)中制备多肽溶液时加入的溶剂为PB，由此所制备的多肽溶液进行随后的催化剂制备，所计算出的催化速率常数见表2。结果表明，以PB 为溶剂所制备的催化剂的催化速率常数明显大于以水为溶剂所制备的催化剂，可归因于用在PB中所制备的多肽溶液合成的Au@Aβ2535催化剂，其颗粒相对较小，具有较高的表面活性能，更容易与对硝基苯酚进行碰撞。
表2 不同溶剂中得到的多肽溶液对所制备Au@Aβ2535催化剂的催化速率常数的影响
| 溶剂 | 催化速率k(s<sup>-1</sup>) |
| H<sub>2</sub>O | 0.00299 |
| PB | 0.00965 |
实施例4
同实施例1，仅改变实施例1步骤(3)中催化对硝基苯酚时所用催化剂的体积为0.16mL 和0.24mL，所计算出的催化速率常数见表3。结果表明，随着所用催化剂量的增多，其催化速率常数随之增大，可归因于催化剂用量越大，其与对硝基苯酚碰撞次数越多。
表3 不同Au@Aβ2535催化剂的用量对催化速率常数的影响
| 催化剂用量(mL) | 催化速率k(s<sup>-1</sup>) |
| 0.08 | 0.00299 |
| 0.16 | 0.00357 |
| 0.24 | 0.00443 |
实施例5
同实施例1，仅改变实施例1步骤(3)中催化对硝基苯酚时的温度为30，40，50℃，所计算出的催化速率常数见表4。结果表明，随着反应温度的升高，其催化速率常数随之增大，可归因于温度升高，反应物的活化分子增多，与催化剂的碰撞次数增多。
表4 不同温度对催化速率常数的影响
| 温度(℃) | 催化速率k(s<sup>-1</sup>) |
| 20 | 0.00299 |
| 30 | 0.00356 |
| 40 | 0.00403 |
| 50 | 0.00458 |
Claims (7)
1.一种无机生物复合纳米催化剂Au@Aβ2535的制备方法，其特征在于，步骤如下：
步骤1、将六氟异丙醇溶液加入含有多肽Aβ25-35粉末的试管中，放置于25℃的恒温摇床中摇晃溶解24小时，得到六氟异丙醇分散的多肽溶液，并置于-20℃冰箱保存；所述六氟异丙醇与Aβ25-35粉末用量比为1mL：2mg；
步骤2、取步骤1中的六氟异丙醇分散的多肽溶液于离心管中，用封口膜封住离心管的口，并用针头在封口膜上扎小孔，放置于真空干燥箱中干燥，得到多肽粉末；
步骤3、向步骤2中干燥后的含有多肽粉末的离心管中加入去离子水或磷酸缓冲溶液，超声3秒，振荡3秒，并重复3次，放置于37℃恒温摇床孵育，并控制孵育时间，得到多肽溶液；
步骤4、将氯金酸溶于去离子水中，得到氯金酸溶液，将氯金酸溶液加入到步骤3中的多肽溶液，搅拌5分钟，得到混合液A；
步骤5、将硼氢化钠溶于冰的去离子水中，得到硼氢化钠溶液，将硼氢化钠溶液滴加到步骤4中所得到的混合液A中，得到混合液B，即催化剂Au@Aβ2535。
2.根据权利要求1所述的一种无机生物复合纳米催化剂Au@Aβ2535的制备方法，其特征在于，步骤2中，所取的用于干燥的多肽溶液为10μL，所用真空干燥箱的温度为25℃，干燥的时间为1小时。
3.根据权利要求1所述的一种无机生物复合纳米催化剂Au@Aβ2535的制备方法，其特征在于，步骤3中，所加入的去离子水或磷酸缓冲溶液的体积为200μL，控制孵育的时间为0～12h。
4.根据权利要求1所述的一种无机生物复合纳米催化剂Au@Aβ2535的制备方法，其特征在于，步骤4中，制备所得氯金酸溶液的浓度为10mM；制备混合液A时，所使用的氯金酸溶液与多肽溶液的浓度的比值为25～100：1。
5.根据权利要求1所述的一种无机生物复合纳米催化剂Au@Aβ2535的制备方法，其特征在于，步骤5中，制备所得的硼氢化钠溶液的浓度为10mM；制备混合液B时，所使用的硼氢化钠溶液与氯金酸溶液的浓度的比值为1：1。
6.一种权利要求1～5任意一项所述的方法制备的无机生物复合纳米催化剂Au@Aβ2535。
7.根据权利要求6所述的一种无机生物复合纳米催化剂Au@Aβ2535应用于催化对硝基苯酚。
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