《基於分子印跡有機磷水解模擬酶的仿生感測器》是依託陝西師範大學，由張耀東擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於分子印跡有機磷水解模擬酶的仿生感測器
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張耀東
- 依託單位：陝西師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目提出：既利用分子印跡技術穩定有機磷水解的過渡態分子，又整體仿生模擬天然有機磷水解酶（OPH）的活性中心，合成穩定性優於天然OPH的仿生OPH，並作為分子識別元件構建有機磷仿生感測器，以提高有機磷感測器的穩定性和實用性。首先根據天然OPH各功能團間協同催化水解機制，設計合成含識別、結合和催化等功能團的雙核金屬離子配合物，並作為功能單體。同時，設計合成含起協同催化作用功能團的輔助單體。然後，以過渡態類似物為印跡模板，採用基於化學計量非共價作用的分子印跡法，整體仿生印跡天然OPH起識別、結合和催化作用的各功能團。研究仿生酶對有機磷底物的催化水解活性，並藉助柔性分子對接方法揭示OPH與其配體的相互作用，探索功能團對仿生酶活性影響的規律。最後，研究將仿生酶共價固定於一次性印刷電極、聚苯乙烯微孔板上的方法，分別研究並完善有機磷仿生感測的電化學及光化學檢測模式，建立有機磷仿生檢測的新方法。
結題摘要
仿生模擬天然有機磷水解酶（OPH）活性位點是創製高催化性能人工OPH酶的有效策略，而使用人工OPH仿生酶進行有機磷神經毒劑降解和檢測具有穩定性好的優勢。根據項目契約書所規定的研究任務，設計併合成了分子印跡功能單體1-乙烯基咪唑和5-乙烯基-1,3-雙（二-2-咪唑）羥甲基苯。利用沉澱聚合的方法，以對氧磷水解過渡態類似物4-硝基苄基磷酸二乙酯為模板分子，合成了兩類具有OPH活性的分子印跡仿生酶，整體仿生模擬了天然OPH各催化官能團之間的協同催化水解作用。通過對這兩類一系列具有OPH活性的仿生酶催化性能的研究，得到了穩定性好、可以反覆使用的OPH仿生酶。與對氧磷自發水解相比，合成的OPH仿生酶催化水解對氧磷的效率提高了160000倍，催化水解對氧磷的最大速率Vm為0.38 mM/min，米氏常數Km為0.025 mM。將合成的分子印跡仿生OPH固定於一次性印刷電極上，構建了有機磷仿生感測器，建立了簡單、快速、靈敏檢測有機磷農藥殘留的新方法，檢測限為5 nM，並對複雜基質（如牛奶）中有機磷農藥殘留進行了檢測。另外，為了減小傳質阻力對仿生酶活性的影響，將1-乙烯基咪唑共價接枝在甲基丙烯酸羥乙酯功能化的氧化石墨烯(GO)表面，成功合成了聚合物微球-GO複合物，合成了具有催化轉化數（TOF）的仿生酶。在項目的支持下，通過功能團對仿生酶活性影響的研究，建立了提高仿生酶催化性能的設計策略，即充分考慮功能團的協同作用和底物傳質阻力的設計原則，為進一步設計合成高催化活性的仿生酶奠定了基礎。在項目執行期間，申報合成仿生OPH的發明專利3件，目前已授權1件，另外2件也已經公告。在本學科主流學術期刊上已發表學術論文8篇，其中影響因子大於5.0的學術論文5篇（包括Anal. Chem.：1篇；Biosens. Bioelectron.： 3篇； ACS Appl. Mater. Interfaces：1篇）。
