氨基化树枝状介孔二氧化硅固定葡萄糖氧化酶用于检测葡萄糖

doi:10.7503/cjcu20200146

高等学校化学学报 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (8): 1731.doi: 10.7503/cjcu20200146

氨基化树枝状介孔二氧化硅固定葡萄糖氧化酶用于检测葡萄糖

王欢¹, 所金泉², 王春艳¹, 王润伟²

1. 吉林大学公共卫生学院, 长春 130021;
2. 吉林大学化学学院, 长春 130012

收稿日期:2020-03-17 出版日期:2020-08-10 发布日期:2020-05-11
通讯作者: 王春艳,女,博士,副教授,主要从事纳米材料合成及在医学复合材料和医学检验方面的应用研究.E-mail:chunyan@jlu.edu.cn E-mail:chunyan@jlu.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金（批准号：21771082，21771081）资助.

Glucose Oxidase Immobilization with Amino Dendritic Mesoporous Silica Nanoparticles and Its Application in Glucose Detection

WANG Huan¹, SUO Jinquan², WANG Chunyan¹, WANG Runwei²

1. College of Public Health, Jilin University, Changchun 130021, China;
2. College of Chemistry, Jilin University, Changchun 130012, China

Received:2020-03-17 Online:2020-08-10 Published:2020-05-11
Supported by:
Supported by the National Natural Science Foundation of China(Nos.21771082, 21771081).

摘要/Abstract

摘要： 以三乙胺为碱源合成了树枝状介孔二氧化硅纳米粒子（DMSNs），并用3-氨基丙基三乙氧基硅烷（APTES）进行氨基修饰合成了氨基化树枝状介孔二氧化硅纳米粒子（DMSNs-NH₂），将其用于葡萄糖氧化酶（GOD）的固定化研究.采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、红外光谱仪、X射线衍射仪、氮气吸附仪及热重分析仪对固定化GOD（DMSNs-NH₂-GOD）进行了表征，测定了其活性及蛋白载量.结果表明，固定化GOD的直径约为200 nm，形状均一，呈分散的球形微粒；在最佳固定条件下，蛋白载量达225 mg/g，酶活性达215 U/mg；固定化GOD检测葡萄糖的最低检测限为0.0014 mg/mL.利用固定化GOD检测了血清和饮料中的葡萄糖，重复使用36次以上其相对酶活性仍剩余80%.该方法操作方便、准确度高，提高了酶的pH稳定性、热稳定性及重复使用性，降低了检测成本.

关键词: 树枝状介孔二氧化硅, 固定化酶, 葡萄糖氧化酶, 葡萄糖

Abstract: Dendritic mesoporous silica nanoparticles(DMSNs) were synthesized with triethylamine as template and modified with 3-aminopropyl triethoxylsilane(APTES). Glucose oxidase(GOD) was immobilized by a Amino dendritic mesoporous silica nanoparticles(DMSNs-NH₂). The immobilized glucose oxidase(DMSNs-NH₂-GOD) was characterized by scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, infrared spectroscopy, nitrogen adsorption apparatus and thermogravimetry. The activity and protein loading of immobilized glucose oxidase were determined. The results showed that the diameter of immobilized GOD was about 200 nm, the shape was uniform, and immobilized GOD was dispersed as spherical particles. Under the optimal fixation conditions, the protein loading reached 225 mg/g and the enzyme activity reached 215 U/mg. The minimum detection limit for glucose detection by immobilized GOD is 0.0014 mg/mL. Immobilized GOD was used to detect glucose in serum and beverage, which could be reused for more than 36 times, with the relative enzyme activity remaining 80%. The method is easy to operate and accurate. In the same time, it improves the pH stability, thermal stability, reusability of the enzyme and reduces the cost.

Key words: Dendritic mesoporous silica nanoparticles, Immobilized enzyme, Glucose oxidase, Glucose

中图分类号:

O613
R115

TrendMD:

王欢, 所金泉, 王春艳, 王润伟. 氨基化树枝状介孔二氧化硅固定葡萄糖氧化酶用于检测葡萄糖. 高等学校化学学报, 2020, 41(8): 1731.

WANG Huan, SUO Jinquan, WANG Chunyan, WANG Runwei. Glucose Oxidase Immobilization with Amino Dendritic Mesoporous Silica Nanoparticles and Its Application in Glucose Detection. Chem. J. Chinese Universities, 2020, 41(8): 1731.

参考文献 29

[1]	Yin J. J., Zhu S. Q., Liu Y., Anal. Lab., 2019, 38(12), 1486-1489(尹娟娟, 朱书强, 刘煜. 分析实验室, 2019, 38(12), 1486-1489)
[2]	Bouret S., Levin B. E., Ozanne S. E., Physiol. Rev., 2015, 95(1), 47-82
[3]	Luo J. Q., Meyer A. S., Mateiu R. V., Kalyani D., Pinelo M., ACS Appl. Mater. Interfaces, 2014, 6(24), 22894-22904
[4]	Saeed A. A., Abbas M. N., Singh B., Abou-Zeid R. E., Kamel B., Anal. Methods, 2019, 11(48), 6073-6083
[5]	Choi J. M., Han S. S., Kim H. S., Biotechnol. Adv., 2015, 33(7), 1443-1454
[6]	Hartmann M., Kostrov X., Chem. Soc. Rev., 2013, 42(15), 6277-6289
[7]	Luo X. G., Xia J., Jiang X. Y., Yang M. R., Liu S. L., Anal. Chem., 2019, 91(24), 15461-15468
[8]	Liu G. Q., Qian H. Y., Yang K., Jia F. F., Cheng Z. P., Zhong H., Journal of University of Jinan(Science and Technology), 2017, 31(3), 274-278(刘根青, 钱海燕, 杨凯, 贾飞飞, 程志鹏, 仲慧. 济南大学学报(自然科学版), 2017, 31(3), 274-278)
[9]	Padideh N. A., Sayed A. M., Mohammad S. T. Parviz A. A., Int. J. Biol. Macromol., 2018, 118(A), 649-660
[10]	Jiang S. S., Zhang Y. F., Yang Y. C., Huang Y., Ma G. C., Luo Y. X., Huang P., Lin J., ACS Appl. Mater. Interfaces, 2019, 11(11), 10554-10558
[11]	Fan X. Y., Wang K., Sun S. Y., Ma B. B., Lv R., Chem. J. Chinese Universities, 2019, 40(12), 2512-2520(范小雨, 王可, 孙仕勇, 马彪彪, 吕瑞. 高等学校化学学报, 2019, 40(12), 2512-2520)
[12]	Hu S. S., Core-shell Magnetic Nanocomposites:Fabrication and Enzyme Immobilization, Jiangnan University, Wuxi, 2019(胡双双. 核-壳结构磁性纳米复合材料的制备及固定化酶的研究, 无锡:江南大学, 2019)
[13]	Lin H. T., Li M. S., Ding L. Y., Huang J., Appl. Biochem. Biotechnol., 2019, 187(4), 1569-1580
[14]	Lei Q. J., Immobilization of Horseradish Peroxidase on the Difunctional Epoxy Carrier and Amino Carrier and Catalytic Oxidation Properties of Immobilized Enzyme, Zhongbei University, Taiyuan, 2013(雷青娟. 辣根过氧化物酶在双功能环氧载体和胺基载体上的固定化及固定化酶催化氧化性能研究, 太原:中北大学, 2013)
[15]	Ke C. X., Fan Y. L., Cu F., Xu L., Yan Y. J., Chinese J. Biotechnol., 2018, 34(2), 188-203(柯彩霞, 范艳利, 苏枫, 徐莉, 闫云君. 生物工程学报, 2018, 34(2), 188-203)
[16]	Balistreri N., Gaboriau D., Jolivalt C., Launay F., J. Mol. Catal. B:Enzym., 2016, 127, 26-33
[17]	Ghanem A., Ghaly A., J. Appl. Polym. Sci., 2004, 91(2), 861-866
[18]	Zhou T., Zhu X. J., Ju J. H., Yao D. S., Liu D. L., Chinese J. Biotechnol., 2012, 28(4), 476-487(周涛, 朱雄军, 苏建华, 姚冬生, 刘大岭. 生物工程学报, 2012, 28(4), 476-487)
[19]	Shi H. Y., Surface Modification of Nano-silica and Its Application, Hefei University of Technology, Hefei, 2013(石洪莹. 纳米二氧化硅表面修饰及其应用, 合肥:合肥工业大学, 2013)
[20]	Hu Z. H., Study on Adsorption Function of Amino-functionalized Mesoporous Silica and Simulation of Adsorption Process, Tianjin University, Tianjin, 2012(胡智辉. 氨基介孔二氧化硅吸附功能的研究及吸附过程模拟, 天津:天津大学, 2012)
[21]	Wang J. Z., Preparation of Functionalized Magnetic Nanomaterials and Their Application for Enzyme Immobilization, Lanzhou University, Lanzhou, 2015(王建芝. 功能化磁性纳米材料的制备及其固定化酶的研究, 兰州:兰州大学, 2015)
[22]	Sun Q. Q., Synthesis of Nanomaterials and Their Application in Glucose Biosensor, Southwest University, Chongqing, 2016(孙强强. 纳米材料的合成及其在葡萄糖传感器上的应用研究, 重庆:西南大学, 2016)
[23]	Nartop D., Demirel B., Gulec M., Hasanoglu O. E., Kurnaz Y. N., Sari N., Ceker S., Ogutcu H., Agar G., J. Biochem. Mol. Toxicol., 2019, 34(2), e22432
[24]	Begum G., Oschatz C., Oschatz M., Kaskel S., Brunner E., Kroger N., Bioinspired Biomimetic and Nanobiomaterials, 2019, 8(1), 72-80
[25]	Dai J. Y., Zou H. B., Wang R. W., Wang Y., Shi Z. Q., Qiu S. L., Green Chemistry, 2017, 19(5), 1336-1344
[26]	Xu H., Preparation, Characterization and Application of Magnetic Metal Organic Frame Materials and Its Efficient Used for Glucose Oxidase Immobilization, South China University of Technology, Guanzhou, 2017(徐红. 磁性金属有机框架材料的制备、表征及其固定化葡萄糖氧化酶的研究, 广州:华南理工大学, 2017)
[27]	Dhar A., Samiotakis A., Ebbinghaus S., Nienhaus L., Homouz D., Gruebele M., Cheung M. S., Proc. Nat. Acad. Sci.USA, 2010, 107(41), 17586-17591
[28]	Li Y. X., Enzymatic Immobilization Based on Functionalized Mesoporous Silica Carrier and Its Catalytic Aromatics Degradation, Qingdao University of Science and Technology, Qingdao, 2016(李月香. 基于功能化介孔二氧化硅载体酶的固定化及其催化芳烃降解研究, 青岛:青岛科技大学, 2016)
[29]	Standardization Administration of the People's Republic of China, GB/T16285-2008, Determination of Glucose in Food Enzyme-colorimetric Method and Enzyme-electrode Method, Standards Press of China, Beijing, 2008(中国国家标准化管理委员会. GB/T16285-2008, 食品中葡萄糖的测定酶-比色法和酶-电极法. 北京:中国标准出版社, 2008)

氨基化树枝状介孔二氧化硅固定葡萄糖氧化酶用于检测葡萄糖

Glucose Oxidase Immobilization with Amino Dendritic Mesoporous Silica Nanoparticles and Its Application in Glucose Detection

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[1]	李志光, 齐国栋, 徐君, 邓风. Sn-Al-β分子筛酸性在葡萄糖转化反应中作用的固体NMR研究[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(6): 20220138.
[2]	曾晛阳, 赵熹, 黄旭日. 细胞松弛素B对葡萄糖/质子共转运蛋白GlcPSe的抑制机理[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(4): 20210822.
[3]	袁春玲, 姚晓条, 徐远金, 覃秀, 石睿, 成诗琦, 王益林. 双功能碳点用于葡萄糖的比色/比率荧光测定[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(8): 2428.
[4]	李柳, 孙仕勇, 吕瑞, GOLUBEVYevgeny Aleksandrovich, 王可, 董发勤, 段涛, KOTOVAOlga Borisovna, KOTOVAElena Leonidovna. 铁氨基黏土-葡萄糖氧化酶纳米复合催化剂的构筑及多酶级联反应研究[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(3): 803.
[5]	王柏纯, 袁雨欣, 闫迎华, 丁传凡, 唐科奇. 葡萄糖-6-磷酸功能化亲水磁探针：有效分离富集糖肽/磷酸肽的双用途亲和材料[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(10): 3062.
[6]	高霞,潘会宾,乔成芳,陈凤英,周元,杨文华. 基于多级孔金属有机骨架构筑HRP固定化酶反应器及其染料降解应用[J]. 高等学校化学学报, 2020, 41(7): 1591.
[7]	叶晓栋, 齐国栋, 徐君, 邓风. Au负载SBA-15分子筛上葡萄糖氧化反应[J]. 高等学校化学学报, 2020, 41(5): 960.
[8]	吴蓉, 董其惠, 孙伊伊, 苏二正. 吸附-纤维素覆膜联合固定化酶[J]. 高等学校化学学报, 2019, 40(9): 1888.
[9]	张岩岩, 郝凯风, 张国强, 赵炜. 2-氰基苄基诱导的葡萄糖醛酸β糖苷键立体选择性[J]. 高等学校化学学报, 2019, 40(9): 1904.
[10]	宋艺超, 胡满成, 李淑妮, 翟全国, 蒋育澄. 基于中心辐射树枝状介孔二氧化硅构筑CPO固定化酶反应器及应用[J]. 高等学校化学学报, 2019, 40(9): 1805.
[11]	周海, 陈豪, 郭娅, 康敏. 介孔Co₃O₄多面体的制备及电化学性能[J]. 高等学校化学学报, 2019, 40(7): 1374.
[12]	王永鹏, 徐子勃, 刘梦竹, 张海博, 姜振华. 多孔泡沫状CuO微纳米纤维的制备及用于无酶葡萄糖传感器[J]. 高等学校化学学报, 2019, 40(6): 1310.
[13]	齐琪, 鲁冰新, 车玉萍, 汪洋, 翟锦. 双金属双硅层核-壳纳米结构Au@SiO₂@Ag@SiO₂用于葡萄糖检测[J]. 高等学校化学学报, 2019, 40(5): 887.
[14]	张隽荣, 尤慧梅, 井宇星, 赵佳文, 王韦, 刘文星, 周敏, 江志勇. 柳叶五层龙正丁醇提取部分中的3个新酚性成分及其α-葡萄糖苷酶抑制活性[J]. 高等学校化学学报, 2019, 40(3): 456.
[15]	范小雨,王可,孙仕勇,马彪彪,吕瑞. 铁氨基黏土纳米结构脂肪酶的构筑及催化特性[J]. 高等学校化学学报, 2019, 40(12): 2512.