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摘 要

Abstract II

第一章 综 述 1

1.1 前言 1

1.2 酶 1

1.3限域空腔的种类及其在生物分析中的应用 3

1.4论文研究的目的及内容 11

第二章 实验部分 13

2.1 实验材料与仪器 13

2.2 实验内容 14

2.2.1 基于环己烷为材料包裹的HRP的统一孔径的二氧化硅微球的制备 14

2.2.2 基于癸烷为材料包裹HRP的统一孔径的二氧化硅微球的制备..15

2.2.3 表面带氨基的枝状介孔硅（A-HDMSN）的制备 16

第三章 实验结果与讨论 17

3.1 基于癸烷为材料包裹HRP的统一孔径的二氧化硅微球的一系列表征....17

3.2 表面带氨基的枝状介孔硅（A-HDMSN）的一系列表征.........................19

第四章 结论与展望 21

4.1结论 21

4.2 展望 21

参考文献 23

致谢 26

基于限域空腔内二氧化硅包裹HRP的生物活性研究

摘要

本文综述了在微/纳米限域空腔内包裹酶的生物稳定性或催化活性的研究。有利于认识以及探究这种在微观角度产生的酶促生化反应，并且对于在生物体外进行探讨酶克服环境的因素提供了一种有效方法，所以在限域空腔内以多种纳米反应器研究生物分子特有的生物行为是现在生物医学及生命科学领域的研究热点之一。

本论文采用反相微乳法和sol-gel法将辣根过氧化物酶（HRP）包裹在SiO₂纳米微粒内，并且对HRP的生物活性进行了研究。通过SEM图拍摄证明SiO₂纳米球的形成，通过紫外光谱表征证明包裹的HRP结构未损坏，对3,3 ', 5,5' -四甲基联苯胺（TMB）的酶催化活性表现的很高，通过电化学表征证明被包裹的HRP有很好的直接电子传递行为，对于H₂O₂的电催化反应很好。

关键词: 纳米反应器；SiO₂纳米微粒；酶；生物活性。

The study on the biological activity of silica encapsulated HRP based on confined cavity Abstract

In this paper, the biological stability and catalytic activity of enzymes encapsulated in micro / nano confined cavities are reviewed. The simulation and in-depth understanding of what happened in the mesoscopic degree of enzymatic and biochemical reactions of some help, and for the study of enzyme in vitro to overcome environmental factors provides an effective way, so in the field in the cavity to the biological behavior of many special nano reactor research of biological molecules is one of the hot research in the field of biomedical and Life Sciences now.

In this thesis, horseradish peroxidase (HRP) was encapsulated in SiO₂ nanospheres by reverse microemulsion and sol-gel, and the biological activity of HRP was studied. Shoot formation of SiO₂ nanoparticles by SEM graph. by UV spectra proved that HRP package structure is not damaged, 3,3 ', 5,5' - four methyl benzidine (TMB) enzyme activity is very high, the electrochemical characterization showed that wrapped HRP directly is electronic the transfer behavior, for the electric catalytic reaction of H₂O₂ is very good.

KEYWORDS: Nano reactor；Silica nanoparticle；Enzyme；Bioactivity.

第一章综述

1.1 前言

作为一类新兴发展的技术，纳米技术在近20年里取得了重大进步。目前纳米技术主要在环境保护和能源运用、载人航天和航空探测、材料升级与制备技术、医学研究与健康养生等方面有探索和应用。最近几年来，人们的研究热点已经逐步转向研究纳米科技与生命分析化学相结合。因为自然界中进行的生物反应大多发生在微/纳米的限域空间中，比如酶促反应是在生命体内发生的。所以人们已经越来越将注意力放在了在受限的微/纳米空间内组装生物分子/酶以及它们在受限空间内的行为的研究。

1.2 酶

1.2.1酶简介

酶的本质是一种来自生物体内的鲜活细胞生成的生物催化剂。一般大多数由蛋白质组成（少数则由RNA组成）。对特定反应的专一性强、作用条件温和、催化效率高、易变性及种类多样等都是酶的特点。酶是细胞存活的重要条件，是细胞赖以生存的基础。细胞正常运行所需要的全部生化反应几乎都是由酶的催化下运作的。酶促反应过程包括生命活动中的呼吸、生殖、消化、吸收与各种运动。

酶催化特定生化反应的能力大小是根据酶的活性决定的。溶液的溶剂性质^[4,9]、温度^[5,6]、pH值^[1-4]、变性剂^[5]、溶剂性质^[4,9]、离子强度^[1,7,8]和抑制剂^[10,11]]等。这些因素都会影响酶的活性大小。一般正常条件下酶所催化的特定化学反应的反应速度可用于体现酶的活性大小。常用于测定酶的活性的方法有终点法与动力学方法，终点法是使反应经过一段时间，让反应彻底完成，使所有底物转化为产物，该方法易操作且简便，因此这是评估酶的活性的常用方法。Imperial^[12]等测定了4-二磷酸胞苷-2-C-甲基-D-赤藓醇-4-磷酸合成酶的活性大小，运用的就是终点法。而动力学法是测定酶的活性最常运用的方法。通过讨论和计算酶催化动力学，即研究酶催化反应速率和结合底物的能力，研究者可获得酶促反应表观米氏常数和动力学常数最大反应速率，进而关于酶的活性的信息就可以得到。电化学法、放射测量法、比色法等这些都是动力学方法测定酶活性的具体方法。因为在酶的作用下，溶液的颜色会由于底物被催化所生成的产物发生变化，这便是比色法的原理。Liu^[13]等研究了固定在苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物荧光微球上的葡萄糖氧化酶的催化活性就运用的是比色法，放射测量法是先将底物用放射性同位素标识，待反应达到特定进度时，将带放射性同位素标识的产物进行分开并开始检测，得到酶促反应的动力学常数进而可以评估酶的活性。Tsikas^[14]等研究了测定脂肪酸酰胺水解酶（FAAH）活性就运用了放射测量法。而电化学测量法常用于酶的电催化活性的测定，为实现对酶底物的电化学检测，将其作为酶传感器。Mayer^[15]等构建了一种半合成离子通道平台，测定了ALP的催化活性（图1-1）就是通过测定溶液的电导率得到的。

确定酶的活性除了可以运用测定电导率的方法之外，还可运用安培法，伏安法等方法来测定酶的活性。

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