一种利用硫醌氧化还原酶生物合成硫化镉量子点的方法

本发明涉及半导体量子点材料制备领域，具体涉及一种利用硫醌氧化还原酶生物合成硫化镉量子点的方法。

背景技术：

1、这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

2、量子点(quantum dots,qds)是一种少量原子组成的半导体纳米粒子，其粒径小于或接近相应半导体材料的激子波尔半径。常见的量子点材料主要包括硫化镉(cds)、硒化镉(cdse)、碲化镉(cdte)、硫化锌(zns)等ⅱ-ⅵ族半导体量子点。通过控制量子点的形状、结构和尺寸，就可以调节其带隙宽度、激子束缚能的大小及激子的能量蓝移等。而且与传统有机荧光染料相比，量子点荧光稳定、荧光强度高、寿命长等优点，因此量子点的合成制备方法引起了广泛的关注和研究。

3、量子点合成多是利用化学方法合成，具有粒度可控、荧光发射峰窄等显著优点，但是该类方法多采用高温、且使用高毒性的化学制剂，合成的量子点毒性大、生物相容性低。而以生物体或者生物体中的蛋白酶进行量子点的水相合成，该绿色合成方法是一个非常有前景的路线。

4、现有的催化硫化镉量子点合成的各类蛋白，均是脱硫醚-γ-裂解酶的同源蛋白，其酶活机理均是蛋白直接催化含硫氨基酸，由半胱氨酸经酶催化脱硫产生h2s，硫化氢与镉盐反应产出硫化镉量子点。该技术利用的是生物酶途径产出h2s，需由半胱氨酸经酶催化脱硫产生，所使用的半胱氨酸水溶性一般，催化产出的硫化镉量子点常常粘附于半胱氨酸等类物质上，为后期分离纯化造成困难。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种利用硫醌氧化还原酶生物合成硫化镉量子点的方法。

2、为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

3、一种利用硫醌氧化还原酶生物合成硫化镉量子点的方法，包括如下步骤：

4、将硫醌氧化还原酶重悬于tris-hcl缓冲液中，并向其中加入nahs溶液进行密闭孵育，至体系中的h2s完全转化为生物硫球；

5、向上述溶液体系中加入可溶性镉盐和谷胱甘肽，摇床反应，生物硫球与谷胱甘肽反应，谷胱甘肽被氧化，并释放h2s，h2s与可溶性镉盐反应，制得硫化镉量子点；

6、所述硫醌氧化还原酶的基因为自养喜温嗜酸硫杆菌(mth-04)的基因或异养菌cupriavidus pinatubonensis jmp134的基因。

7、在一些实施例中，所述硫醌氧化还原酶的制备方法为：在大肠杆菌中异源表达sqr蛋白，利用异丙基-β-d-硫代半乳糖苷(iptg)诱导sqr蛋白表达，并通过提取大肠杆菌的膜组分富集sqr蛋白。

8、在一些实施例中，所述tris-hcl缓冲液中包括50μm dtpa，ph值为8。

9、在一些实施例中，所述可溶性镉盐为醋酸镉、氯化镉、硫酸镉等。

10、在一些实施例中，硫醌氧化还原酶在tris-hcl缓冲液中的浓度为0.5-1.5mg/ml。

11、优选的，nahs在tris-hcl缓冲液中的浓度为0.5-1.5mm。

12、优选的，上述溶液体系中可溶性镉盐的浓度为0.2-0.8mm。

13、优选的，上述溶液体系中谷胱甘肽的浓度为3-8mm。

14、在一些实施例中，摇床反应的温度为25-32℃，反应的时间为5～24h。不同反应时间下，得到不同尺寸的硫化镉量子点。

15、优选的，摇床反应的转速为100-300rpm，优选为200rpm。

16、上述本发明的一种或多种实施例取得的有益效果如下：

17、本发明是基于非酶途径(过硫化物或多硫化物在还原当量存在下可被还原为h2s和其他代谢物)，利用硫醌氧化还原酶(sulfide:quinone oxidoreductase,sqr)将nahs等氧化为强氧化的硫球后，硫球与谷胱甘肽(gsh)将自发反应，gsh被氧化为gssg，并释放h2s，在此过程中同时添加可溶性镉盐可高效催化合成硫化镉量子点。

18、发明人经过试验发现，nahs中的h2s经过sqr酶转化为生物硫球，而后生物硫球与谷胱甘肽、醋酸镉反应可以高效生成硫化镉量子点，并且证实在该反应中，通过控制不同反应时间，可以有效获得不同尺度的硫化镉量子点。这种利用生物酶sqr高效合成硫化镉量子点方法绿色环保，且制备的硫化镉量子点具有毒性低、水溶性好，生物相容性好等优点。

技术特征：

1.一种利用硫醌氧化还原酶生物合成硫化镉量子点的方法，其特征在于：包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的利用硫醌氧化还原酶生物合成硫化镉量子点的方法，其特征在于：所述硫醌氧化还原酶的制备方法为：在大肠杆菌中异源表达sqr蛋白，利用iptg诱导sqr蛋白表达，并通过提取大肠杆菌的膜组分富集sqr蛋白。

3.根据权利要求1所述的利用硫醌氧化还原酶生物合成硫化镉量子点的方法，其特征在于：所述tris-hcl缓冲液中包括50μmdtpa，ph值为8。

4.根据权利要求1所述的利用硫醌氧化还原酶生物合成硫化镉量子点的方法，其特征在于：所述可溶性镉盐为醋酸镉、氯化镉或硫酸镉。

5.根据权利要求1所述的利用硫醌氧化还原酶生物合成硫化镉量子点的方法，其特征在于：硫醌氧化还原酶在tris-hcl缓冲液中的浓度为0.5-1.5mg/ml。

6.根据权利要求5所述的利用硫醌氧化还原酶生物合成硫化镉量子点的方法，其特征在于：nahs在tris-hcl缓冲液中的浓度为0.5-1.5mm。

7.根据权利要求6所述的利用硫醌氧化还原酶生物合成硫化镉量子点的方法，其特征在于：上述溶液体系中可溶性镉盐的浓度为0.2-0.8mm。

8.根据权利要求7所述的利用硫醌氧化还原酶生物合成硫化镉量子点的方法，其特征在于：上述溶液体系中谷胱甘肽的浓度为3-8mm。

9.根据权利要求1所述的利用硫醌氧化还原酶生物合成硫化镉量子点的方法，其特征在于：摇床反应的温度为25-32℃，反应的时间为5～24h。

10.根据权利要求9所述的利用硫醌氧化还原酶生物合成硫化镉量子点的方法，其特征在于：摇床反应的转速为100-300rpm，优选为200rpm。

技术总结
本发明公开了一种利用硫醌氧化还原酶生物合成硫化镉量子点的方法，包括如下步骤：将硫醌氧化还原酶重悬于Tris‑HCl缓冲液中，并向其中加入NaHS溶液进行密闭孵育，至体系中的H<subgt;2</subgt;S完全转化为生物硫球；向上述溶液体系中加入可溶性镉盐和谷胱甘肽，摇床反应，生物硫球与谷胱甘肽反应，谷胱甘肽被氧化，并释放H<subgt;2</subgt;S，H<subgt;2</subgt;S与可溶性镉盐反应，制得硫化镉量子点；所述硫醌氧化还原酶的基因为自养喜温嗜酸硫杆菌的基因或异养菌Cupriavidus pinatubonensis JMP134的基因。

技术研发人员：李小菊,林建群,王天琪,夏永振,陈林旭
受保护的技术使用者：山东大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13