一种纳米酶溶液及粉末的制备方法
阅读说明：本技术 一种纳米酶溶液及粉末的制备方法 (Preparation method of nano enzyme solution and nano enzyme powder ) 是由 张杨 张丹丹 陈晴 王蒙蒙 任群翔 于 2021-09-26 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种纳米酶溶液及粉末的制备方法,纳米酶溶液的制备方法包括：配制含有二价锰离子的金属源溶液；按照二价锰离子和转铁蛋白的质量比为(0.12-0.65):1,将转铁蛋白加入金属源溶液中,在第一温度下搅拌第一时间,得到混合溶液；调节混合溶液的pH至10-12后,在第二温度下搅拌第二时间,即得到纳米酶溶液。本公开通过转铁蛋白介导的生物矿化过程制备得到氧化锰纳米酶,制备方法简单易操作,所得纳米酶结构形态可控,且具有优良的多酶活性,包括过氧化物酶活性、抗坏血酸氧化酶活性、过氧化氢酶活性和超氧化物歧化酶活性,在生物传感、有害物质去除等方面具有一定的应用前景,可为纳米酶的进一步产业化提供支撑。(The invention discloses a preparation method of nano enzyme solution and powder, wherein the preparation method of the nano enzyme solution comprises the following steps: preparing a metal source solution containing divalent manganese ions; adding transferrin into a metal source solution according to the mass ratio of divalent manganese ions to transferrin (0.12-0.65):1, and stirring at a first temperature for a first time to obtain a mixed solution; and (3) adjusting the pH value of the mixed solution to 10-12, and stirring the mixed solution at a second temperature for a second time to obtain the nano enzyme solution. The manganese oxide nanoenzyme is prepared through a transferrin-mediated biomineralization process, the preparation method is simple and easy to operate, the structural form of the obtained nanoenzyme is controllable, and the nanoenzyme has excellent multienzyme activity including peroxidase activity, ascorbic acid oxidase activity, catalase activity and superoxide dismutase activity, has a certain application prospect in the aspects of biosensing, harmful substance removal and the like, and can provide support for further industrialization of the nanoenzyme.)
技术领域
本发明涉及纳米酶制备领域，更具体地，涉及一种纳米酶溶液及粉末的制备方法。
背景技术
纳米酶是一类本身蕴含酶学特性的纳米材料，能够在生理条件下催化酶的底物及其介导的生化反应，产生如同天然酶类似的催化反应，并具有酶促反应动力学等特征，属于一类新型人工模拟酶。
因兼具催化高效性、高稳定性、多功能性、成本低且可大规模生产等特点，自2007年首次报道以来，纳米酶已成为多学科交叉的研究热点，其应用研究涉及生物医药、环境保护、农业、安全检测等多个领域。
现有的纳米酶中的绝大多数仅表现出单一或双重类酶活性，极大限制了纳米酶应用前景。
因此，如何提供一种具有多种类酶活性的纳米酶成为本领域亟需解决的技术难题。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种具有多种类酶活性的纳米酶的制备方法的新技术方案。
根据本发明的第一方面，提供了一种纳米酶溶液的制备方法。
该纳米酶溶液的制备方法包括如下步骤：
步骤(1)：配制含有二价锰离子的金属源溶液；
步骤(2)：按照二价锰离子和转铁蛋白的质量比为(0.12-0.65):1，将转铁蛋白加入金属源溶液中，在第一温度下搅拌第一时间，得到混合溶液；
步骤(3)：调节混合溶液的pH至10-12后，在第二温度下搅拌第二时间，即得到纳米酶溶液。
可选的，所述步骤(1)具体如下：
将二氯化锰溶于纯水中，得到含有二价锰离子的金属源溶液。
可选的，所述步骤(1)中的金属源溶液中二价锰离子的浓度为6.00×10-3-6.50×10-3mol/L。
可选的，所述步骤(1)中的金属源溶液中二价锰离子的浓度为6.35×10-3mol/L。
可选的，所述步骤(2)中的第一时间小于所述步骤(3)中的第二时间；
所述步骤(2)中的第一温度等于所述步骤(3)中的第二温度。
可选的，所述第一温度为20-30℃，所述第一时间为20-40min；
所述第二温度为20-30℃，所述第二时间为2-4h。
可选的，所述步骤(2)具体如下：
按照二价锰离子和转铁蛋白的质量比为0.63:1，将转铁蛋白加入金属源溶液中，在20-30℃下搅拌30min，得到混合溶液。
可选的，所述步骤(3)具体如下：
调节混合溶液的pH至11后，在20-30℃下搅拌2h，即得到纳米酶溶液。
根据本发明的第二方面，提供了一种纳米酶粉末的制备方法。
该纳米酶粉末的制备方法包括如下步骤：
步骤(1)：将本公开制得的纳米酶溶液透析后离心收集产物；
步骤(2)：将产物冷冻干燥，即得到纳米酶粉末。
可选的，所述步骤(1)中的透析时间为48-72h。
本公开通过转铁蛋白介导的生物矿化过程制备得到氧化锰纳米酶，制备方法简单易操作，所得纳米酶结构形态可控，且具有优良的多酶活性，包括过氧化物酶活性、抗坏血酸氧化酶活性、过氧化氢酶活性和超氧化物歧化酶活性，在生物传感、有害物质去除等方面具有一定的应用前景，可为纳米酶的进一步产业化提供支撑。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
图1为实施例1所制备的Trf-Mn3O4的TEM照片。
图2为实施例2所制备的Trf-Mn3O4的TEM照片。
图3为实施例3所制备的Trf-Mn3O4的TEM照片。
图4为实施例3所制备的Trf-Mn3O4的尺寸分布图。
图5为实施例3所制备的Trf-Mn3O4纳米立方体的XRD图谱。
图6为Trf-Mn3O4纳米酶的POD活性。
图7为Trf-Mn3O4纳米酶的AAO活性。
图8为Trf-Mn3O4纳米酶的CAT和SOD活性。
具体实施方式
现在将详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
本公开的纳米酶溶液的制备方法包括如下步骤：
步骤(1)：配制含有二价锰离子的金属源溶液。
步骤(1)可具体如下：
将二氯化锰溶于纯水中，得到含有二价锰离子的金属源溶液。
步骤(1)中的金属源溶液中二价锰离子的浓度可为6.00×10-3-6.50×10-3mol/L。
进一步的，步骤(1)中的金属源溶液中二价锰离子的浓度为6.35×10-3mol/L。
步骤(2)：按照二价锰离子和转铁蛋白的质量比为(0.12-0.65):1，将转铁蛋白加入金属源溶液中，在第一温度下搅拌第一时间，得到混合溶液。
为了更高效地得到纳米酶，步骤(2)中的第一时间小于步骤(3)中的第二时间；
步骤(2)中的第一温度等于步骤(3)中的第二温度。
进一步的，第一温度为20-30℃，第一时间为20-40min；
第二温度为20-30℃，第二时间为2-4h。
具体实施时，步骤(2)可具体如下：
按照二价锰离子和转铁蛋白的质量比为0.63:1，将转铁蛋白加入金属源溶液中，在20-30℃下搅拌30min，得到混合溶液。
步骤(3)：调节混合溶液的pH至10-12后，在第二温度下搅拌第二时间，即得到纳米酶溶液。
具体实施时，步骤(3)可具体如下：
调节混合溶液的pH至11后，在20-30℃下搅拌2h，即得到纳米酶溶液。
本公开还提供了一种纳米酶粉末的制备方法，包括如下步骤：
步骤(1)：将本公开制得的纳米酶溶液透析后离心收集产物。
步骤(1)中的透析时间可为48-72h。
步骤(2)：将产物冷冻干燥，即得到纳米酶粉末。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所使用的材料和试剂，如无特殊说明，均可从商业途径得到，实验中使用的设备如无特殊说明，均为本领域技术人员熟知的设备。
实施例1
将MnCl2溶于纯水中，浓度为6.35×10-3mol/L；随后向溶液中加入适量Trf，室温下搅拌30min，Mn2+/Trf质量比为0.126:1；随后将溶液pH值调节至11，并继续于室温下搅拌2h，得到棕色氧化锰纳米酶溶液。将所得纳米酶溶液透析48h，离心收集产物，随后冷冻干燥得到固体粉末。
采用JEM-2100F型透射电子显微镜(TEM)对纳米材料进行表征，如图1所示，该实施例所得的Trf-Mn3O4为无规则交联网状结构。
实施例2
将MnCl2溶于纯水中，浓度为6.35×10-3mol/L；随后向溶液中加入适量Trf，室温下搅拌30min，Mn2+/Trf质量比为0.315:1；随后将溶液pH值调节至11，并继续于室温下搅拌2h，得到棕色氧化锰纳米酶溶液。将所得纳米酶溶液透析48h，离心收集产物，随后冷冻干燥得到固体粉末。
采用JEM-2100F型透射电子显微镜对纳米材料进行表征，如图2所示，该实施例所得的Trf-Mn3O4为40nm左右的颗粒。
实施例3
将MnCl2溶于纯水中，浓度为6.35×10-3mol/L；随后向溶液中加入适量Trf，室温下搅拌30min，Mn2+/Trf质量比为0.63:1；随后将溶液pH值调节至11，并继续于室温下搅拌2h，得到棕色氧化锰纳米酶溶液。将所得纳米酶溶液透析48h，离心收集产物，随后冷冻干燥得到固体粉末。
采用JEM-2100F型透射电子显微镜对纳米材料进行表征，如图3和4所示，该实施例所得Trf-Mn3O4为3D纳米立方体，平均尺寸10.1nm，d[101]＝0.492nm。
图5中X射线衍射图谱(XRD)显示所得Trf-Mn3O4纳米立方体为高度结晶状态。
对Trf-Mn3O4的类酶活性进行评价，如图6-8所示，所得的Trf-Mn3O4纳米酶同时具有4种类酶活性，包括过氧化物酶(POD)活性、抗坏血酸氧化酶(AAO)活性、过氧化氢酶(CAT)活性和超氧化物歧化酶(SOD)活性。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。
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