开题报告内容:
开题报告
MOF制备的超小金纳米颗粒在抗菌方面的研究
1.研究背景与意义
酶作为一种高效生物催化剂,由于其催化性能好、与底物结合特异性强,被广泛应用于工业、医药、生物等多个领域。但相较于传统化学催化剂和工业催化剂,酶只能应用于较温和的反应环境,此外,天然酶还有稳定性差、不易制备、大规模生产困难且不易回收的缺点。对此,研究出适合的人工仿生酶具有重要意义。
自2007年发现Fe3O4纳米粒子的过氧化物酶活性起[1],关于纳米酶的研究不断涌现。纳米酶是基于纳米材料的人工酶,具有纳米级的尺寸和天然酶的催化活性。具有高效的催化活性,价格低廉、稳定性高和耐久性强等优点。纳米酶大致可以被分为两类,第一种称为杂化酶,酶或具有酶催化性质的基团被修饰在纳米材料上,被修饰的酶或基团的稳定性和耐久性由此得到增强;另一种是具有内在酶催化活性的纳米材料,其在催化反应时与相应的天然酶具有相似的催化机制。[2]目前有许多纳米材料被发现具有天然酶活性,诸如Fe3O4纳米颗粒[3]、Au纳米颗粒[4]、氧化石墨烯纳米片[5]、聚吡咯纳米颗粒[6]等具有过氧化物酶样活性,此外还有可以模拟过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)以及可以模拟葡萄糖氧化酶(GOx)等的纳米材料。[7]同天然酶相似,纳米酶的催化活性也受诸多因素影响,比如pH、温度、周围环境、金属原子等,以下将详细阐述几种较为重要的因素。
1.1 大小
纳米酶催化性能的好坏与纳米材料的大小有关。有研究对不同粒度的Fe3O4纳米颗粒的催化性能进行了比较,实验表明50,150,300nm的Fe3O4纳米颗粒中,300nm的Fe3O4NPs催化活性最低,而50nm的Fe3O4NPs催化活性最高。[1]这种现象的原因可能是越小的纳米颗粒具有越大的表面积-体积之比,这样纳米酶可以更好地与相应的底物结合。由此可知,我们可以通过改变纳米酶的尺寸来调整它们的催化活性。
1.2 形态
调整纳米酶的形状和形态可以改变其的催化活性。有研究通过比较两种不同形态的Pd纳米材料的催化活性来论证这一观点。研究人员比较纳米管状和八面体状的Pd纳米材料的ESR光谱发现,具有更低的表面能的八面体状的Pd纳米材料具有更好的CAT和SOD酶样活性。[8]另外还有实验比较了截角八面体和球体两种形态的Fe3O4纳米材料,结果显示截角八面体型的Fe3O4纳米材料具有更好的过氧化物酶样活性,这也可能是不同的表面能造成的。[9]
