CN113447453B - 一种尿酸酶模拟酶的制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种尿酸酶模拟酶的制备方法及在检测尿酸中的应用,该方法基于铁铜基纳米酶(Cu,Fe‑N‑C)与天然金属酶的活性中心具有相似的电子和几何结构,通过调节铜铁的比例,使Cu,Fe‑N‑C表现出尿酸酶模拟酶活性,能够快速氧化底物尿酸、二苯胺及4‑安替比林,生成具有蓝色的氧化物,从而建立了尿酸的快速检测方法;将本方法应用于人体血清或血浆中尿酸的检测分析,结果与尿酸酶偶联辣根过氧化物酶(HRP)催化4‑安替比林苯酚显色法及尿酸还原磷钨酸法检测人体血清中尿酸的测定方法相符;本方法不需要天然尿酸酶及HRP,整个反应只需要10min,具有快速,特异性强、操作简单、成本低廉等特点。
Description
技术领域
本发明属于化学分析检测技术领域,具体为一种尿酸酶模拟酶的制备及用于检测尿酸的方法。
背景技术
尿酸是嘌呤代谢的最终产物,具有清除氧自由基,抗氧化的作用,在一定情况下,它通过多种途径破坏机体氧化-还原平衡系统,导致机体处于氧化应激(oxidativestress)状态。痛风、肾病、高尿酸血症等都会引起尿酸异常。近年的研究表明,血清中尿酸的浓度还与甘油三酯、肌酐的浓度呈正相关性,与心脏损害有关联,冠心病患者血尿酸水平与颈动脉粥样硬化之间存在着显著正相关。因此尿酸的检测和分析对临床诊断、了解病情进展,有重要参考价值。目前,血清尿酸的测定方法主要有磷钨酸还原法、高压液相层析(HPLC)和质谱法、尿酸酶还原法,其中用尿酸酶还原尿酸比色法测定血清尿酸含量,特异性强,灵敏度高,得到广泛应用,但也存在天然酶价格高、保存难、操作时间长等问题。
纳米酶,是一类自身蕴含酶学特性的纳米材料。自 2007 年被首次报道以来,已有近千种不同组成的纳米材料被发现具有类酶活性,它们表现出类似天然酶的酶促反应动力学和催化机理,具有诸多优于天然酶的特点,如稳定性高、易于生产及成本低等,可以作为天然酶的替代物进行应用。现有报道纳米酶具有拟过氧化酶、氧化酶、超氧歧化酶及漆酶等,但未见报道有拟尿酸酶特性。纳米酶用于尿酸检测也多是两步法,先由尿酸酶将尿酸氧化为尿囊素及双氧水,再由纳米酶与双氧水作用,进行尿酸检测;关于本发明合成的铜铁基纳米酶的相关研究未见报道。
发明内容
本发明提供了一种尿酸酶模拟酶的制备及用于检测尿酸的方法,该方法基于铁铜基纳米酶(Cu,Fe-N-C)的与天然金属酶的活性中心具有相似的电子和几何结构,通过调节铜铁的比例,使Cu,Fe-N-C表现出拟尿酸酶模拟酶活性,能够快速氧化底物尿酸、二苯胺(DPA)及4-安替比林(4-AP),生成具有蓝色的氧化物,从而建立了尿酸的快速检测方法;将本发明尿酸酶模拟酶应用于人体血清或血浆中尿酸的检测分析,本发明方法结果与尿酸酶偶联辣根过氧化物酶(HRP)催化4-安替比林(4-AP)和苯酚显色法及尿酸还原磷钨酸法检测人体血清中尿酸的测定方法相符;本方法不需要天然尿酸酶及HRP,整个反应只需要10min,具有快速,特异性强、操作简单、成本低廉等特点。
本发明尿酸酶模拟酶制备及用于检测尿酸的方法如下:
(1)Cu,Fe-N-C纳米酶的制备:将0.25-0.30g叶绿素铜钠、0.20-0.26g酞菁铁、15-20mL甲醇与70-100g 氯化钾加到圆底烧瓶中,密封,室温搅拌反应8-10h,在75-85℃下真空干燥24-48h除去甲醇,得到的固体颗粒置于管式炉中,在氮气保护下、700-800℃下煅烧2-3h,产物用0.2-0.8mol/L的H2SO4溶液浸泡24h后,用纯水离心洗涤多次,即得铜铁基纳米酶Cu,Fe-N-C;
(2)尿酸工作曲线制作:在5mL具塞比色管中加入1-2mg/mL铜铁基纳米酶(Cu,Fe-N-C)100µL、15-25mmol/L二苯胺(DPA)100µL、15-25mmol/L 4-安替比林(4-AP)100µL、尿酸标准溶液,用pH7.4的柠檬酸-磷酸氢二钠缓冲溶液稀释至4mL,其中尿酸浓度在6.25-2500µmol/L范围,摇匀,静置10min,在564nm波长处测定吸光度 A,以尿酸浓度为横坐标,吸光度A为纵坐标,绘制标准曲线,得到回归方程;
(3)血清中尿酸测定:取新鲜血液0.5mL,离心处理,取上清液,加入重量体积浓度8-12%的氢氧化钠溶液0.1mL和重量体积浓度2-7%的硫酸锌溶液1mL,混匀,离心,取上清液50µL,加入1-2mg/mL铜铁基纳米酶100µL、15-25mmol/L二苯胺(DPA)100µL、15-25mmol/L 4-安替比林(4-AP)100µL,用pH 7.4的柠檬酸-磷酸氢二钠缓冲溶液稀释至4mL,在564nm波长处测定吸光度 A,代入回归方程,测得尿酸含量;
(4)血浆中尿酸测定:取血浆0.5mL,加入45-55g/L的三氯乙酸1.0mL,涡旋混匀30s,离心,取上清液50µL,加入1-2mg/mL铜铁基纳米酶100µL、15-25mmol/L二苯胺(DPA)100µL、15-25mmol/L 4-安替比林(4-AP)100µL,用pH7.4的柠檬酸-磷酸氢二钠缓冲溶液稀释至4mL,在564nm波长处测定吸光度 A,代入回归方程,测得尿酸含量。
所述离心时间为5-10min,离心速率为4500-6000r/min。
本发明的优点在于:
1、本发明制备的铜铁基纳米酶,具有拟尿酸酶模拟酶活性,能够快速氧化底物尿酸、二苯胺(DPA)及4-安替比林(4-AP),生成具有蓝色的氧化物,从而建立了尿酸的快速检测方法;
2、本发明建立的催化氧化体系速度快,在10min以内完成氧化反应,拟尿酸酶模拟酶活性特异性强,与尿酸酶相比,具有稳定性好、酶活高、成本低廉、合成易控制等特点,尿酸检测具有宽的线性范围;
3、本发明建立的方法用于血清中尿酸检测,与市场成熟试剂盒尿酸酶还原法及磷钨酸还原法比对,检测结果一致,但发明方法操作简单、快速、成本低廉。
附图说明
图1为实施例1中Cu,Fe-N-C氧化尿酸的紫外-可见吸收光谱;
图2为实施例1中Cu,Fe-N-C氧化尿酸的线性回归方程;
图3为实施例1中Cu,Fe-N-C氧化尿酸及其他物质的特异性检测结果,图中Blank为不添加任何物质,其它为Cu,Fe-N-C体系分别添加不同物质;
图4为Cu,Fe-N-C纳米酶与尿酸酶活性比较。
具体实施方式
下面将结合具体的实施例对本发明的技术方案作进一步详细地描述说明,但本发明的保护范围并不仅限于此。
实施例1:血清中尿酸的测定
1、Cu,Fe-N-C纳米酶的制备:0.27g叶绿素铜钠、0.24g酞菁铁、15mL甲醇与70g氯化钾加到圆底烧瓶中,密封,室温搅拌10h,放置在真空干燥箱中80℃下干燥24h除去甲醇,得到的固体颗粒置于管式炉中,在氮气保护、750℃下煅烧2h,产物用0.5mol/L的H2SO4溶液浸泡24h,并用纯水离心洗涤7次,即得铜铁基纳米酶Cu,Fe-N-C;
2、尿酸工作曲线制作:在5mL具塞比色管中加入1mg/mL铜铁基纳米酶(Cu,Fe-N-C)100µL、20mmol/L二苯胺(DPA)100µL及20mmol/L4-安替比林(4-AP)100µL、尿酸标准溶液,用pH 7.4的柠檬酸-磷酸氢二钠缓冲溶液稀释至4mL,其中尿酸浓度在6.25-2500µmol/L范围,摇匀,静置10min,在564nm波长处测定吸光度 A,以尿酸浓度为横坐标,吸光度 A为纵坐标,绘制标准曲线,得到回归方程、相关系数、相对标准偏差、线性范围等见表1,图1、图2;
表1线性方程、相关系数、相对标准偏差、线性范围
3、方法特异性考察:将等浓度的可能干扰的物质替代尿酸,进行本发明方法特异性检测,图3为抗坏血酸AA、半胱氨酸、谷氨酸、谷胱甘肽、尿素、尿囊素、甘氨酸、NaNO3、NaNO2、KCl、NaCl替换尿酸后测定的结果,结果显示Cu,Fe-N-C体系氧化尿酸有较好的选择特异性,仅有尿酸有明显的氧化反应,其它物质几乎没有,方法具有好的选择特异性;
4、血清中尿酸测定:血液样本从本实验室人员获取,取新鲜血液0.5mL,放入离心机中离心处理,取上清液,加入重量体积浓度10%的氢氧化钠溶液0.1mL和重量体积浓度5%的硫酸锌溶液1mL,混匀, 6000r/min离心分离5min,取上清液50µL,加入1mg/mL铜铁基纳米酶(Cu,Fe-N-C)100µL、20mmol/L二苯胺(DPA)100µL、20mmol/L4-安替比林(4-AP)100µL,用pH7.4的柠檬酸-磷酸氢二钠缓冲溶液稀释至4mL,在564nm波长处测定吸光度 A,代入回归方程,测得尿酸含量,每个样品测定3次,取平均值,将测定结果与市场上购买的商品试剂盒1(尿酸酶偶联HRP催化4-AP和苯酚显色法)及试剂盒2(尿酸还原磷钨酸(还原为乌蓝)法)进行比对,结果见表2;
5、酶活比较:通过本发明制备的Cu,Fe-N-C与尿酸酶在相同浓度下氧化尿酸的吸光度比较,本发明制备的Cu,Fe-N-C纳米酶活性高于尿酸酶,见图4,图中左瓶子是Cu,Fe-N-C的结果,右瓶子是尿酸酶结果;
表2 样品测定结果
试剂盒1检测分两步,第一步尿酸和尿酸酶混匀后37℃水浴加热15min,第二步加入辣根过氧化物酶HRP、4-AP和苯酚需要在37℃水浴加热20min,510nm处测定吸光度A;试剂盒2体系相当不稳定,检测必须快速进行,颜色容易褪去,检测结果偏低;本发明检测方法体系相对稳定,快速,简便,与市场上商品试剂盒相比,具有较大竞争力及优势。
实施例2:血浆中尿酸的测定
1、Cu,Fe-N-C纳米酶的制备:将0.3g叶绿素铜钠、0.25g酞菁铁、20mL甲醇与95g 氯化钾加到圆底烧瓶中,密封,室温搅拌反应8h,在75℃下真空干燥48h除去甲醇,得到的固体颗粒置于管式炉中,在氮气保护下、800℃下煅烧2h,产物用0.7mol/L的H2SO4溶液浸泡24h后,用纯水离心洗涤多次,即得铜铁基纳米酶Cu,Fe-N-C;
2、尿酸工作曲线制作:同实施例1;
3、血浆中尿酸测定:血液样本从本实验室人员获取,分别取血浆0.5mL三份,各加入50g/L的三氯乙酸1.0mL,涡旋混匀30s,放入离心机离心处理,4500r/min离心分离8min,取上清液50µL,分别加入1mg/mL铜铁基纳米酶(Cu,Fe-N-C)100µL、20mmol/L二苯胺(DPA)100µL、20mmol/L4-安替比林(4-AP)100µL,用pH 7.4的柠檬酸-磷酸氢二钠缓冲溶液稀释至4mL,在564nm波长处测定吸光度 A,代入回归方程,测得尿酸含量分别为255、378、294μmol/L。
Claims (3)
1.一种尿酸酶模拟酶的制备方法,其特征在于:将0.25-0.30g叶绿素铜钠、0.20-0.26g酞菁铁、15-20mL甲醇与70-100g 氯化钾加到圆底烧瓶中,密封,室温搅拌反应8-10h,在75-85℃下真空干燥24-48h除去甲醇,得到的固体颗粒置于管式炉中,在氮气保护下、700-800℃下煅烧2-3h,产物用0.2-0.8mol/L的H2SO4溶液浸泡24h后,用纯水离心洗涤多次,即得铜铁基纳米酶Cu,Fe-N-C。
2.权利要求1所述的尿酸酶模拟酶的制备方法制得的尿酸酶模拟酶在检测尿酸中的应用,其特征在于,步骤如下:
(1)尿酸工作曲线制作:在5mL具塞比色管中加入1-2mg/mL铜铁基纳米酶100µL、15-25mmol/L二苯胺100µL、15-25mmol/L 4-安替比林100µL、尿酸标准溶液,用pH7.4的柠檬酸-磷酸氢二钠缓冲溶液稀释至4mL,其中尿酸浓度在6.25-2500µmol/L范围,摇匀,静置10min,在564nm波长处测定吸光度 A,以尿酸浓度为横坐标,吸光度 A为纵坐标,绘制标准曲线,得到回归方程;
(2)血清中尿酸测定:取新鲜血液0.5mL,离心处理,取上清液,加入重量体积浓度8-12%的氢氧化钠溶液0.1mL和重量体积浓度2-7%的硫酸锌溶液1mL,混匀,离心,取上清液50µL,加入1-2mg/mL铜铁基纳米酶100µL、15-25mmol/L二苯胺100µL、15-25mmol/L 4-安替比林100µL,用pH 7.4的柠檬酸-磷酸氢二钠缓冲溶液稀释至4mL,在564nm波长处测定吸光度 A,代入回归方程,测得尿酸含量;
(3)血浆中尿酸测定:取血浆0.5mL,加入45-55g/L的三氯乙酸1.0mL,涡旋混匀30s,离心,取上清液50µL,加入1-2mg/mL铜铁基纳米酶100µL、15-25mmol/L二苯胺100µL、15-25mmol/L 4-安替比林100µL,用pH7.4的柠檬酸-磷酸氢二钠缓冲溶液稀释至4mL,在564nm波长处测定吸光度 A,代入回归方程,测得尿酸含量。
3.根据权利要求2所述的应用,其特征在于:离心时间为5-10min,离心速率为4500-6000r/min。
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