表面修饰对氧化铁纳米粒子类酶活性的影响

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1、表面修饰对氧化铁纳米粒子类酶活性的影响目的：研究表面修饰对氧化铁纳米粒子类酶活性的影响。方法：用共沉淀法制备γ-Fe2O3纳米粒子，并用透射电子显微镜（TEM）表征。将γ-Fe2O3纳米粒子分别表面修饰二巯基丁二酸（DMSA）、柠檬酸、酒石酸和3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTS）,并用Zeta电位仪表征。由于γ-Fe2O3纳米粒子可以催化双氧水氧化底物3,3′,5,5′四甲基联苯胺（TMB），从而发生显色反应，这一特性与辣根过氧化物酶（HRP）相似，通过岛津UV3600紫外可见分光光度计和酶标仪检测该显色反应，评估氧化铁纳米

2、粒子的催化性能及表面修饰的影响。结果：（1）TEM和Zeta电位测量表明，γ-Fe2O3纳米粒子直径约为13nm，表面修饰能够有效调控其表面电荷；（2）氧化铁纳米粒子类过氧化物酶催化活性与纳米粒子的表面电荷相关，表面负电荷有利于增加对带正电荷底物TMB的亲和力，从而增加类酶活性；（3）γ-Fe2O3/DMSA具有最高的表面负电荷，米氏常数测量表明Km（TMB）为0.3mmol·L-1，表现出与天然HRP对底物TMB类似的亲和力。结论：通过表面修饰可以调控氧化铁纳米粒子的类酶活性，其作为HRP模拟酶具有潜在的应用价值。【关键词】

3、氧化铁纳米粒子；表面修饰；辣根过氧化物模拟酶　　　　磁性氧化铁纳米粒子因其具有多种独特的功能，在生物、医学、化学等领域受到广泛的关注。同一种磁性氧化铁纳米材料可以作为磁共振成像对比剂［1-3］、磁靶向药物载体［4］，可以用于细胞与生物分子分离［5］、生物传感与检测［6］，还可以作为磁感应肿瘤热疗的磁介质［7］。另外，在工业废水处理方面，磁性氧化铁纳米粒子因具有较高的有机物羟基化的活性而用于苯酚等有毒物质的清除（苯酚等有机物羟基化后毒性降低）［8］。在氧化铁磁性纳米粒子的应用方面，一个体系内同时发挥其多种功能的研究，是目前更具有

4、发展前景的工作。　　过氧化物酶是广泛存在于生物体内的一类氧化还原酶,通过其内部的变价铁元素以及外部结构能催化H2O2氧化氢供体底物。在生命活动过程中,过氧化物酶主要是催化生物体内的氧化物或过氧化物氧化分解其他毒素。目前广泛应用的过氧化物酶是从天然植物中提取的辣根过氧化物酶(horseradishperoxidase,HRP)。HRP价格昂贵,且保存及实验条件苛刻，容易失活,在酶联免疫分析上因其分子较大而不利于抗原抗体结合,并且标记过程复杂。因此,寻找能够替代HRP的模拟酶是酶催化反应的热点［9-10］。　　在众多酶模拟物中，F

5、e3O4磁性纳米粒子最近被发现能像Fenton试剂一样，表现出一定的类过氧化物酶活性，由此结合磁分离功能，能够发展可同时进行磁分离富集和免疫检测的方法［11］。由于Fe3O4纳米粒子稳定性好、制备方法简单、成本低、易于大规模制备，同时还兼具有磁性等其他多功能特性，因此在医学、生物技术、环境化学等领域有广泛的应用价值。γ-Fe2O3是另外一种磁性较强的氧化铁纳米粒子，可由Fe3O4纳米粒子直接氧化而来。由于γ-Fe2O3磁性纳米粒子中只含有三价铁，因此，相对于Fe3O4纳米粒子来说不易被氧化，具有良好磁学和化学稳定性。但是由于γ

6、Fe2O3磁性纳米粒子中缺乏二价铁，其本身类酶活性大大降低，从而严重限制了其作为模拟酶的应用。作者通过表面修饰，提高γ-Fe2O3磁性纳米粒子类酶活性，从而得到一类稳定的、具有过氧化物酶活性的磁性γ-Fe2O3纳米粒子。　　1材料与方法　　1.1主要试剂　　3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTS）及3,3′,5,5′-四甲基联苯胺（TMB）购自Sigma-Aldrich公司（美国）。30%H2O2、醋酸钠及冰醋酸购自国药集团化学试剂有限公司。FeCl3·6H2O、FeSO4·7H2O、二巯基丁二酸（DMSA）、柠檬酸及酒石酸购自上

7、海凌峰化学试剂有限公司。　　1.2实验方法　　1.2.1γ-Fe2O3纳米粒子的制备和小分子配体修饰　　γ-Fe2O3磁性纳米粒子的制备及表面有机小分子修饰采用我们先前报道［12-13］的方法。（1）γ-Fe2O3磁性纳米粒子的制备［12］。在N2保护下制备Fe3+（FeCl3·6H2O,0.2mol·L-1）和Fe2+（FeSO4·7H2O，0.13mol·L-1）的混合溶液800ml，将2.8mol·L-1的氨水在剧烈的磁力搅拌下缓慢加入其中，直至pH=9，反应1h，生成黑色沉淀，将生成物用永磁铁分离出来，反复用去离子洗涤

8、4遍。将制备得到的Fe3O4产物定容到6L，用HCl（0.2mol·L-1）调节溶液pH值到3.0，待pH值稳定后水浴升温到90℃，鼓入过滤的空气进行氧化（90min），从而得到γ-Fe2O3纳米粒子。通过磁分离方法反复洗涤4遍后，定容约1g·L-1，调pH=2.7。（2）γ