Hemin/肽纳米管自组装体的构建及用于环境污染物的可视化检测

In this project, the sequence derived from amyloid β will be used to prepare peptide nanotubes through self-assembling. After modifying with certain functional molecules such as hemin, the obtained hemin/peptide nanotubes hybrid will be applied for visual detection of environmental pollutants. A series of hemin/peptide nanotubes hybrids are obtained by changing the sequence of self-assembling peptide or mixing two kinds of sequences with different ratios to self-assembly. The effects of the peptide sequence, the ratio of the peptide and the modification method of functional molecules on the structures and properties of the nanohybrids will be studied by using various modern characterization techniques and the results will provide a powerful theoretical foundation for their applications in environmental pollutant analysis. In addition, the interaction and recognition mechanisms between the hemin/peptide nanotubes hybrids material and environmental pollutants will be deduced. Then the sensitive and visual detection for relevant pollutants will be constructed. And further, the materials have the potential to remove certain of organic dyes by absorption and degradation.

本项目采用淀粉样多肽Aβ片段通过自组装制备肽纳米管，并修饰氯化血红素Hemin等功能分子得到肽自组装复合纳米材料，用于环境污染物检测及清除方面的研究。通过改变自组装多肽片段的序列以及按不同序列不同比例混合进行自组装，再修饰功能分子，或直接进行共组装的方式制得一系列肽自组装复合纳米材料。采用现代表征手段，考查多肽序列、不同序列的比例、功能分子的复合方式等因素对材料结构、性能的影响，深入研究其催化能力与结构之间的关系，为进一步用于环境污染物分析提供理论支撑。探究环境污染物对材料催化能力的影响，并阐明材料对环境污染物的相互作用以及选择性识别机理，并以此建立相关污染物的高灵敏、可视化检测方法，并将该材料再进一步用于相关有机染料的清除。

开发新材料、新方法用于环境污染物的快速便捷及灵敏分析具有非常重要的意义。作为新型生物纳米材料，基于分子自组装的肽类分子自组装材料制备简单，结构灵活易调控、易功能化，且更环保不造成二次污染。本项目利用具有类似于天然酶活性中心微环境的肽自组装体负载氯化血红素hemin，构建具有增强模拟酶活性的肽基功能复合材料，用于发展针对环境污染物、食品添加剂及生物标志物等的可视化检测方法。项目利用肽自组装、共组装及金属纳米粒子共负载等制备出一系列hemin/肽纳米管复合材料，探究材料酶催化机理及催化性能与其结构的关系，揭示污染物分子等与材料催化体系相互作用机制，以此构建对目标物高灵敏度、选择性的比色传感方法，实现对目标物的可视化检测及对染料的有效移除。既拓展了肽基仿生纳米酶在环境分析领域的应用，也为相关污染物的检测方法构建提供了新思路。. 开展的工作具体如下：1.利用多种作用协同将hemin负载到短肽KL-7自组装成的肽纳米管上得到hemin/肽纳米管复合材料。KL纳米管的负载抑制了hemin聚集，增强了材料对底物的亲和力，从而使该材料表现出增强的类过氧化物酶活性，而多巴胺加入会使酶催化显色体系褪色，从而建立了一种简单、灵敏的多巴胺比色传感方法，用于猪肉和多巴胺注射液样品测定。2.利用含有组氨酸H、精氨酸R的短肽KH、RH与短肽KL-7以不同比例混合共组装的方式得到肽纳米管，再负载hemin得到一系列复合材料。H、R的引入使材料类酶活性显著增强，且通过简单调节共组装短肽的比例即可实现材料类酶活性的调控。结合酶级联反应及酶催化显色体系，构建了尿酸的可视化检测方法；此外也利用该材料实现了三种染料的有效移除。3.将金纳米粒子（AuNPs）、hemin共同负载在KH、KL短肽共组装纳米管上制得了KH-3/hemin/AuNPs复合材料。AuNPs的共负载不仅使材料对底物的亲和力增加，还极大地促进了催化过程中的电子传输和转移，从而增强了材料的类酶活性。结合酶催化显色体系构建了邻苯二酚的比色传感方法，并成功用于环境水样中邻苯二酚的检测。