一种苯丙氨酸-四氧化三锰纳米酶及其制备方法和应用

本发明涉及生物催化，具体涉及一种苯丙氨酸-四氧化三锰纳米酶以及掺杂铁、钴纳米酶的制备方法和应用。

背景技术：

1、纳米酶是一种具有酶促活性的纳米级催化剂，它们通常由金属纳米颗粒、金属氧化物纳米颗粒或者有机高分子纳米复合材料组成。纳米酶的催化活性源于其表面的活性位点，这些活性位点可以与底物特异性结合并促进化学反应的进行，在生物检测、医学诊断、环境监测和催化领域都有着广泛的应用前景。然而，现有的纳米酶催化剂存在稳定性差、催化效率低等问题，限制了其广泛应用。开发合成简单、活性高、稳定性好的纳米酶是重要发展方向。

2、目前，纳米酶主要包括有机金属纳米酶、复合纳米酶、有机纳米酶和量子点纳米酶。然而，一些纳米材料的合成和修饰过程可能复杂且成本较高，存在潜在的生物毒性和环境稳定性问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种苯丙氨酸-四氧化三锰纳米酶以及掺杂铁、钴纳米酶的制备方法和应用，本发明提供的制备方法制备的苯丙氨酸-四氧化三锰纳米酶稳定性强，催化活性高。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种苯丙氨酸-四氧化三锰纳米酶，由苯丙氨酸和四氧化三锰源在水浴加热中自组装得到的纳米级复合物。

4、所述苯丙氨酸-四氧化三锰纳米酶是一种立方晶系的结构，其中mn3+和mn2+离子位于四面体和八面体的配位环境中。

5、本发明提供了上述技术方案所述苯丙氨酸-四氧化三锰纳米酶的制备方法，包括以下步骤：

6、将苯丙氨酸、水溶性四氧化三锰源、氢氧化钠和水混合后水浴加热进行自组装反应，得到苯丙氨酸-四氧化三锰纳米酶。

7、优选的，所述苯丙氨酸和四氧化三锰源的比例为1:1~1:5。优选的，所述水溶性四氧化三锰源为水溶性四氧化三锰盐。

8、优选的，所述自组装反应的温度为60℃，时间为 2h。

9、本发明提供了上述技术方案所述的苯丙氨酸-四氧化三锰纳米酶或上述技术方案所述制备方法得到的苯丙氨酸-四氧化三锰纳米酶在生物传感、环境修复、有机合成、漂白或废水处理中的应用。

10、本发明提供了一种苯丙氨酸-四氧化三锰纳米酶（f-mn3o4），由包括苯丙氨酸和水溶性四氧化三锰源的原料在水浴加热中自组装得到。在本发明中，苯丙氨酸和水溶性四氧化三锰源在60℃的水相中自组装成形态稳定的结构，与其他纳米酶相比f-mn3o4作为自组大分子很好地模拟了天然酶的化学性质以及以锰离子为活性中心的活性位点，并且与天然酶相比f-mn3o4作为纳米酶，区别于天然酶的蛋白质结构，f-mn3o4作为金属配合物，对环境的耐受性更好，稳定性更高，本发明提供的苯丙氨酸-四氧化三锰纳米酶稳定性强、催化活性高、结晶度高，在高温、酸性、碱性以及高离子强度等环境下仍然保持高酶催化活性。

11、本发明提供了上述技术方案所述苯丙氨酸-四氧化三锰纳米酶的制备方法，包括以下步骤：将苯丙氨酸、水溶性四氧化三锰源、氢氧化钠和水混合后水浴加热进行自组装反应，得到苯丙氨酸-四氧化三锰纳米酶。在本发明中，所述自组装反应过程中，在 60℃水浴加热下，制备得到的苯丙氨酸-四氧化三锰纳米酶稳定性强、催化活性高、结晶度高，苯丙氨酸-四氧化三锰纳米酶在高温、酸性、碱性以及高离子强度等环境下仍然保持高漆酶催化活性。本发明采用一锅法制备，工艺简单，收率高；而且，本发明在水相体系中进行自组装，安全环保。

技术特征：

1.一种苯丙氨酸-锰纳米酶，其特征在于，它是由苯丙氨酸、水溶性锰源和氢氧化钠混合在水相中，通过自组装得到的纳米级复合物，其中所述纳米酶具有催化氧化反应的活性。

2.根据权利要求 1 所述的苯丙氨酸-锰纳米酶，其特征在于，所述纳米酶的尺寸为10~100nm。

3.权利要求 1~2 任一项所述苯丙氨酸-锰纳米酶及其掺杂铁、钴纳米酶的制备方法，包括以下步骤：

4.根据权利要求 3 所述的制备方法，其特征在于，所述苯丙氨酸和水溶性锰源的比例为1:1~1:5。

5.根据权利要求 3 或 4 所述的制备方法，其特征在于，所述水溶性锰源为水溶性锰盐。

6.根据权利要求 3 所述的制备方法，其特征在于，所述自组装反应的温度为 60℃，时间为2h。

7.权利要求 1~2 任一项所述的苯丙氨酸-锰纳米酶或权利要求 3~6任一项所述制备方法得到的苯丙氨酸-锰纳米酶在生物传感、环境修复、有机合成、漂白或废水处理中的应用。

技术总结
本发明提供了一种苯丙氨酸‑锰纳米酶以及掺杂铁、钴纳米酶的制备方法和应用，涉及生物催化技术领域。苯丙氨酸‑锰纳米酶是一种通过自组装过程形成的纳米级材料，它结合了苯丙氨酸的生物相容性和四氧化三锰的催化性能。这种纳米酶的制备是将L‑苯丙氨酸、水溶性锰源和氢氧化钠混合在水相中，通过自组装形成具有特定结构和功能的纳米结构。通过水浴加热得到的纳米酶具有良好的生物相容性和生物稳定性，适用于生物医学领域的应用。通过掺杂铁、钴等过渡金属元素，可以进一步优化纳米酶的催化性能，提高其对特定底物的选择性和催化效率。这种新型纳米漆酶在生物催化、有机合成、环境治理等领域具有广泛的应用潜力，可以用于催化各种化学反应，包括氧化、还原、加成、消除等反应。本发明提供的苯丙氨酸‑锰纳米酶及其掺杂铁、钴纳米酶是一种具有高效性、稳定性、高结晶度和广泛应用前景的新型生物催化剂。

技术研发人员：徐娜,高紫倩,孟磊
受保护的技术使用者：吉林化工学院
技术研发日：
技术公布日：2024/12/10