类普鲁士蓝纳米酶材料的制备及其酶催化反应动力学探究——推荐一个分析化学综合实验

doi:10.3866/PKU.DXHX202210012

大学化学 >> 2023, Vol. 38 >> Issue (9): 163-171.doi: 10.3866/PKU.DXHX202210012

类普鲁士蓝纳米酶材料的制备及其酶催化反应动力学探究——推荐一个分析化学综合实验

刘梦婷, 杨树芬, 薛雨, 臧嘉妍, 苏权燕, 郑兴烨, 曹秋娥, 周川华()

云南大学化学科学与工程学院, 化学化工国家级实验教学示范中心(云南大学), 昆明 650091

收稿日期:2022-10-05 录用日期:2023-01-16 发布日期:2023-09-21
通讯作者: 周川华 E-mail:chzhou@ynu.edu.cn

Preparation of Prussian Blue Analogs Derived Nanoenzymes and Their Enzymatic Catalytic Reaction Kinetics: A Comprehensive Analytical Chemical Experiment

Mengting Liu, Shufen Yang, Yu Xue, Jiayan Zang, Quanyan Su, Xingye Zheng, Qiue Cao, Chuanhua Zhou()

National Demonstration Center for Experimental Chemistry and Chemical Engineering Education (Yunnan University), School of Chemical and Technology, Yunnan University, Kunming 650091, China

Received:2022-10-05 Accepted:2023-01-16 Published:2023-09-21
Contact: Chuanhua Zhou E-mail:chzhou@ynu.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

将类普鲁士蓝纳米酶引入本科实验教学，设计了一个探究性的分析化学综合实验，实验内容包括三种类普鲁士蓝纳米酶材料的制备、表征和酶催化反应速率常数的测定，并将这些纳米酶材料应用于过氧化氢(H₂O₂)的分析检测。本实验所用试剂价廉易得、反应条件温和、实验现象直观、时间分配合理，适合本科实验教学，用于提升学生的实验技能和科研创新能力。

关键词: 类普鲁士蓝纳米材料, 酶催化反应动力学, 米氏常数, H₂O₂检测, 紫外-可见分光光度法

Abstract:

An exploratory analytical chemistry comprehensive experiment was designed based on Prussian blue analog-derived nanoenzymes. The experiment includes the preparation and characterization of three kinds of Prussian blue analog-derived nanoenzyme materials and the determination of their enzyme catalytic reaction rate constants. These nanomaterials were further applied to hydrogen peroxide detection. As this experiment features inexpensive reagents, mild reaction conditions, obvious experimental phenomena, and reasonable time allocation, it is suitable for undergraduate laboratory teaching to improve students' experimental skills and cultivate their scientific research and innovation ability.

Key words: Prussian blue nanomaterials, Enzyme catalytic reaction kinetics, Michaelis constant, H₂O₂ detection, UV-Vis spectrophotometry

刘梦婷, 杨树芬, 薛雨, 臧嘉妍, 苏权燕, 郑兴烨, 曹秋娥, 周川华. 类普鲁士蓝纳米酶材料的制备及其酶催化反应动力学探究——推荐一个分析化学综合实验[J]. 大学化学, 2023, 38(9): 163-171.

Mengting Liu, Shufen Yang, Yu Xue, Jiayan Zang, Quanyan Su, Xingye Zheng, Qiue Cao, Chuanhua Zhou. Preparation of Prussian Blue Analogs Derived Nanoenzymes and Their Enzymatic Catalytic Reaction Kinetics: A Comprehensive Analytical Chemical Experiment[J]. University Chemistry, 2023, 38(9): 163-171.

链接本文: https://www.dxhx.pku.edu.cn/CN/10.3866/PKU.DXHX202210012

https://www.dxhx.pku.edu.cn/CN/Y2023/V38/I9/163

图/表 9

表1

表2

表3

图1

图2

图3

表4

图4

表5

参考文献 11

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11	QiX.;TianH.;DangX.;FanY.;ZhangY.;ZhaoH.Anal. Methods.2019,11,1111. doi: 10.1039/C8AY02514B

试剂名称	纯度	制造商
铁氰化钾(K₃[Fe(CN)₆])	AR	天津市风船化学试剂科技有限公司
亚铁氰化钾(K₄[Fe(CN)₆])	AR	天津市风船化学试剂科技有限公司
氯化铁(FeCl₃)	AR	上海泰坦科技股份有限公司
硝酸铜(Cu(NO₃)₂∙3H₂O)	AR	上海泰坦科技股份有限公司
一水合柠檬酸	AR	天津市风船化学试剂科技有限公司
冰醋酸(HAc)	AR	天津市风船化学试剂科技有限公司
醋酸钠(NaAc)	AR	天津市光复科技发展有限公司
过氧化氢(H₂O₂)	30%	天津市风船化学试剂科技有限公司
过氧化氢消毒液	–	江西草珊瑚消毒用品有限公司
无水乙醇(C₂H₅OH)	AR	天津市风船化学试剂科技有限公司
TMB (3, 3’, 5, 5’-四甲基联苯胺)	AR	上海泰坦科技股份有限公司
实验用水	超纯水	–

仪器名称	品牌	型号
紫外-可见光谱仪	日本岛津	UV-2600
DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器	巩义市予华仪器有限责任公司	PCG-E6000
超声波清洗机	深圳洁盟技术股份有限公司	JP-010T

序号	V_TMB/mL	V_HAc-NaAc/mL	V_PB(A)/mL	H₂O/mL	V_H2O2/mL
0	10.00	5.00	5.00	5.00	0.00
1	10.00	5.00	5.00	4.50	0.50
2	10.00	5.00	5.00	4.00	1.00
3	10.00	5.00	5.00	3.50	1.50
4	10.00	5.00	5.00	3.00	2.00
5	10.00	5.00	5.00	2.50	2.50

催化剂	底物	K_m/(mmol∙L⁻¹)	v_max/(mol∙L⁻¹∙s⁻¹)	参考文献
HRP	H₂O₂	3.70	0.87 × 10⁻⁷	[11]
PB-水	H₂O₂	0.45	0.88 × 10^-7	本实验
PB-柠檬酸	H₂O₂	0.18	1.30 × 10⁻⁷
CuFe PBA	H₂O₂	0.42	2.38 × 10⁻⁷

C_加标量/(μmol∙L⁻¹)	C_检测量/(μmol∙L⁻¹)	加标回收率/%	RSD/%
0.00	189.8	–	0.45
100	287.3	97.5	3.36
200	396.2	103.2	2.24

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[2]	孙瑞卿, 许紫婷, 陈珠灵, 林佳丽. 分光光度法测定铬黑T解离常数实验设计[J]. 大学化学, 2022, 37(12): 2112039 -0 .
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