توصيفگر ها :
تركيبات مزومتخلخل , پالاديم , اهن , پراكسيداز
چكيده فارسي :
در اين پژوهش، نانوزيم هاي بر پايه ساختارهاي مزو متخلخل كربني دوپ شده با نيتروژن سنتز شدند. در ابتدا ساختارهاي پليمري -3 آمينوفنول-فرمالدئيد از واكنش -3آمينوفنول و هگزامين به عنوان منبع فرمالدئيد در حضور پلوكسامر- 407 به عنوان قالب نرم سنتز شدند. سپس اين ساختارهاي پليمري، طي فرآيند پيروليزتحت جو بياثر آرگون به ساختارهاي متخلخل كربني دوپ شده با نيتروژن تبديل شدند . گونههاي آهن و پاالديم به صورت تك فلزي و دوفلزي، با استفاده از روش كاهش شيميائي، بر روي اين نانوساختارها تثبيت گرديدند . مشخصه يابي ساختارهاي سنتز شده به وسيله روشهاي مختلف طيف سنجي و آناليزي مانند: پراش اشعه ايكس، طيف سنجي پراكنش اشعه ايكس، ميكروسكوپ الكتروني روبشي -نشر ميدان و ميكروسكوپ الكترون عبوري انجام شد . فعاليت شبه پراكسيدازي اين ساختارها با استفاده از تستهاي رنگسنجي برروي تركيبهاي مدل ،3′،3 -5′،5تترامتيل بنزيدين و اورتو فنيلنديآمين مورد ارزيابي قرار گرفت. پيشرفت و گزينش پذيري فرايند پراكسيدازي، به وسيله طيف سنجي فرابنفش -مرئي، مورد بررسي قرار گرفت. سينتيك فعاليت پراكسيدازي نانوزيمهاي سنتز شده بر اساس مدل ميكائليس-منتن تحليل گرديد. در اين مدل، از طريق اندازهگيري سرعت واكنش به عنوان تابعي از غلظت سوبسترا، ثابتهاي Km و Vmax محاسبه گرديد. ثابت ميكائليس )Km )معرف تمايل يا ميل تركيبي آنزيم به بستر است. از اين رو هرچه مقدار Km كمتر باشد يعني نانوزيم تمايل بااليي به سوبسترا دارد. بدين معنا كه حتي در غلظتهاي پايين سوبسترا نيز واكنش با سرعت باال رخ مي دهد. Vmax بيشينه سرعتي است كه واكنش آنزيمي مي تواند در شرايط اشباع كامل آنزيم از سوبسترا به آن برسد. اين پا رامتر نشان دهنده ظرفيت كلي آنزيم در شرايط ايدهآل است، يعني زماني كه هيچ محدوديتي از نظر دسترسي به سوبسترا وجود ندارد. مقادير Vmax و -1Mmin Km براي ،3′،3 -5′،5تترامتيل بنزيدين به ترتيب حدود μ 0/113 و mM 0/156 محاسبه شد. همچنين اين مقادير براي اورتوفنيلن- μ 0/163 و mM 0/088 محاسبه شد. ميزان Km كم و Vmax باال، احتماالً ناش ي از ساختار بهينه و ويژگي هاي -1Mmin ديآمين به ترتيب حدود الكترونيكي برتر اين كاتاليست است. همچنين نتايج نشان داد كه ساختار دو فلزي نسبت به همتاهاي تك فلزي، فعاليت پراكسيدازي بهتري ا ز خود نشان داد كه اين مشاهده را مي توان به اثرات هم اقرايي مابين دو فلز پاالديم و أهن نسبت داد
چكيده انگليسي :
In this study, nitrogen-doped mesoporous carbon-based nanozymes were synthesized. Initially, 3-aminophenol formaldehyde polymer structures were synthesized from the reaction of 3-aminophenol and hexamine as the formaldehyde source in the presence of Pluronic-F127 as a soft template. These polymer structures were then converted into nitrogen doped porous carbon structures through a pyrolysis process under an inert argon atmosphere. Iron and palladium species, both monometallic and bimetallic, were stabilized on these nanostructures using a chemical reduction method. The synthesized structures were characterized using various spectroscopic and analytical techniques such as X-ray diffraction, energy-dispersive X-ray spectroscopy, field emission scanning electron microscopy, and transmission electron microscopy. The peroxidase-like activity of these structures was evaluated using colorimetric tests on model compounds, 3,3′,5,5′- tetramethylbenzidine, and o-phenylenediamine. The progress and selectivity of the peroxidase process were studied through UV-Visible spectroscopy. The kinetics of the peroxidase activity of the synthesized nanozymes were analyzed based on the Michaelis-Menten model. In this model, the constants Km and Vmax were determined by measuring the reaction rate as a function of substrate concentration. The Michaelis constant (Km) represents the affinity of the enzyme for the substrate; thus, a lower Km indicates a high affinity of the nanozyme for the substrate, meaning that the reaction occurs at a high rate even at low substrate concentrations. Vmax is the maximum rate that the enzymatic reaction can achieve under full substrate saturation conditions, indicating the overall capacity of the enzyme under ideal conditions where substrate accessibility is not a limitation. The values of Vmax and Km for 3,3′,5,5′-tetramethylbenzidine were calculated to be approximately 0.113 μMmin⁻¹ and 0.156 mM, respectively. Furthermore, these values for o-phenylenediamine were found to be approximately 0.163 μMmin⁻¹ and 0.088 mM, respectively. The low Km and high Vmax values are likely due to the optimized structure and superior electronic properties of this catalyst. Additionally, the results indicated that the bimetallic structure exhibited better peroxidase activity compared to its monometallic counterparts, which can be attributed to synergistic effects between the two metals, palladium and iron.