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高峰教授課題組在模擬酶合成與仿生催化方面取得新進展

作者:     发布时间:2018-12-04 点击数:

本網訊(化材學院)基于光學、電化學技術的生物傳感與成像分析是實現分析物精准化學測量的有效手段和途徑,在分析化學、生命科學以及臨床醫學等領域具有重要的應用價值。設計調控對分析物具有特殊光學、電化學信號響應的傳感界面是構築生物傳感與成像分析的基礎。近年來,在國家自然科學基金委、教育部新世紀優秀人才支持計劃、安徽省傑出青年基金以及生物傳感分析與技術創新團隊等項目的支持下,化材學院高峰教授領導的生物傳感與成像分析課題組一直聚焦以生物傳感與成像分析應用爲導向的材料合成以及傳感界面的構築與調控方面的研究工作,在原理發展、方法建立、方法應用等方面取得了系列成果。

藉光化學與光物理機制,設計構築了系列基于半導體聚合物量子點的傳感界面,實現了不同的生化物質,如膽固醇(Langmuir, 2016, 32, 12725-12731)、酪氨酸酶(Anal. Chem., 2016, 88,7372–7377)以及H+Anal. Chem., 2017, 89,11703–11710)的傳感與細胞成像分析。

 

藉生物電催化原理,設計構築了基于碳納米點等微納碳基材料的酶催化界面,構建了系列生物電化學器件,如直脚c娮愚D移型葡萄糖傳感與葡萄糖/空氣生物燃料電池(Anal. Chem., 2015, 87,2615–2622)、基于多種脫氫酶串聯催化界面的甲醇傳感與甲醇/氧氣生物燃料電池(ACS Appl. Mater. Interfaces, 2017, 9 , 40978–40986)以及基于電子媒介型乙醇傳感與乙醇/空氣生物燃料電池(J. Electrochem. Soc. 2017 164, G82-G86

 

近年來,將納米粒子組裝成1D2D或者3D的多孔納米材料用于模擬酶和電催化的研究引起了人們很大的興趣,其在化學生物傳感等領域具有重要的應用。然而,一些納米粒子比較容易自聚或在環境空氣中容易被氧化,難以組裝形成不同維度的多孔結構從而限制其應用。另一方面,采用貴金屬合成的納米材料價格昂貴且往往合成步驟繁瑣。因此,尋求條件溫和、操作簡單的方法合成價格低廉的由納米粒子組裝而成的多孔納米材料,以實現模擬酶和電催化應用具有重要的意義。

近日,該課題組提出一種全新的合成思路,采用一步法用NaBH4NaOHCuCl2的混合物在室溫下進行還原合成了由粒徑約爲40 nm左右的納米粒子自組裝而成的3D多孔Cu@Cu2O凝膠網絡框架。該合成方法具有簡單、快速、易操作、不需要加熱以及價廉等優勢。研究發現,該三維多孔材料具有辣根過氧化物酶和NADH過氧化物酶的仿生催化性能,可以實現對TMBOPDdopamineNADH的仿生催化。該3D多孔Cu@Cu2O凝膠爲構建仿生催化傳感界面的構築提供了新的平台。該成果于46日发表在化学类国际顶级刊物 《德国应用化学》 (Angew. Chem. Int. Ed., doi.org/10.1002/anie.201801369上。論文的第一作者爲課題組新進教師淩平華博士,通訊作者爲高峰教授。

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