交联酶聚集体与仿生硅化技术结合制备固定化脂肪酶

将交联酶聚集体(CLEAs)与仿生硅化技术相结合,制备了交联脂肪酶Candidasp.99-125杂化生物催化剂.以京尼平为交联剂,在最佳条件下制得的脂肪酶CLEAs的酶活达771U/g,回收率达75%;保护剂聚乙烯亚胺(PEI)与Candidasp.99-125脂肪酶共沉淀制备P/CLEAs,其酶活达897U/g,回收率约88%;利用PEI的诱导作用,在P/CLEAs表面形成氧化硅涂层,制得的脂肪酶CLEAs(Coated-CLEAs)显示出良好的稳定性,特别是其抗蛋白酶水解能力、有机溶剂耐受能力、重复使用性能等方面明显提高.     

青霉素酰化酶交联酶聚体的制备及热失活动力学

以0.53 g/mL硫酸铵为沉淀剂, 0.35%(体积分数)戊二醛为交联剂制得青霉素酰化酶交联酶聚体(CLEAs), 酶活收率30.1%, 其最适温度(57 ℃)比游离酶提高10 ℃, 最适pH(10.0)向碱性偏移1.7个单位. 对比游离酶及其CLEAs的热稳定性和热失活动力学模型发现, 游离青霉素酰化酶制成CLEAs后, 其热失活动力学模型由一步失活转变为连串失活, 失活反应活化能由248.8 kJ/mol增加至549.2 kJ/mol, 对CLEAs热稳定性大幅提高的原因进行了解释. CLEAs重复利用7次后, 酶活保留56%以上, 具有良好的重复利用性.     

固定化酶的制备及应用

酶的固定化及其酶促反应是最具发展前景的生物技术前沿领域之一。固定化酶已经广泛应用于生物化学、生物技术与工程、生物医学工程、化学化工等方面,将在人类社会可持续发展中发挥重要作用。本文综述了近期固定化酶制备及应用研究的进展。     

酶的改造及其催化工程应用

酶作为生物催化剂在食品、饲料、化妆品以及医药等诸多领域逐渐发挥重要作用。但是,酶对外界环境如pH和温度等很敏感,而实际的反应条件和生物体的生理环境差异较大,因此酶在实际应用中不稳定、容易失活,催化效率下降。酶的这一特点大大限制了其工业化应用。目前,定向进化、糖基化以及化学修饰等方法被广泛用于酶分子的改造以提高其稳定性、催化效率以及扩大其底物范围。其中,定向进化通过模拟自然进化机制,在体外改造基因从而获得性能优化的酶突变体,已经成为了酶改造的重要技术。在酶的实际应用过程中,介质工程、固定化以及多酶催化体系构建等技术被广泛用于提高酶的催化效率。其中,多酶催化体系由于其底物通道效应可以显著提高级联酶反应的效率而备受关注。本文首先重点介绍了近年酶应用的现状,然后从酶定向进化、糖基化以及化学修饰的角度总结了酶改造的方法,最后从介质工程、酶固定化以及体外多酶催化体系等方面进一步总结了酶实际应用中的催化工程策略。     

纳米花型酶-无机杂化固定化酶研究进展

酶是一种绿色高效的生物催化剂,被广泛地应用于工业生产中,为了更好的提升游离酶的性能,酶固定化技术应运而生。然而,与游离酶相比,固定化酶活性下降以及传质受限一直是酶固定化技术亟待解决的关键问题。作为一种新型酶固定化技术,纳米花型酶-无机杂化固定化酶因具有高比表面积、高酶活性和高催化效率,且制备简单,绿色无污染受到广泛关注。本文综述了近年来纳米花型酶-无机杂化固定化酶的研究进展,根据纳米花型酶-无机杂化固定化酶的形成特点,将其分为单酶纳米花、双酶纳米花和负载型纳米花。阐述了纳米花型酶-无机杂化固定化酶的制备过程和形成机理并对纳米花型酶-无机杂化固定化酶在食品工业和检测领域的应用进展做出总结。最后,对纳米花型酶-无机杂化固定化酶的发展前景做出展望。     

静电纺丝纳米纤维膜固定化酶及其应用*

静电纺丝是一种简单有效的制备聚合物纳米纤维的技术,在组织工程、药物控释和传感器等方面具有广泛的应用。采用静电纺丝技术制备得到的纳米纤维膜具有比表面积大、孔隙率高和易于分离回收等优点,可以作为一种优良的酶固定化载体,目前在酶固定化领域受到了广泛的关注。本文综述了近年来静电纺丝纳米纤维膜固定化酶的研究进展,在阐述静电纺丝纳米纤维膜制备技术的基础上,详细介绍了纳米纤维膜表面担载法和包埋法固定化酶的原理和方法,分析了不同固定化方法的优缺点,并讨论了静电纺丝纳米纤维膜固定化酶的应用前景,对静电纺丝纳米纤维膜固定化酶的发展方向进行了展望。     

青霉素酰化酶在介孔分子筛MCM-41上的固定化研究

通过改变酶固定化时的pH值、温度、时间以及酶用量,研究了固定化条件对MCM-41载体上固定化青霉素酰化酶的酶活及其稳定性的影响,明确了酶活及其稳定性随固定化条件的变化规律,初步分析了青霉素酰化酶在介孔分子筛MCM-41上的固定化过程。     

石墨烯固定化酶研究进展

固定化酶具有高效催化、可重复利用及易分离等优点,在食品、医药等工业生产领域及微观生化检测领域具有广泛应用。固定化酶的性能与载体材料关系密切。石墨烯作为一种广受关注的纳米材料,其独特而优良的物化性能是固定酶的理想载体。本文主要介绍了近年来以石墨烯及其衍生物为载体的固定化酶技术的发展状况。重点对以物理吸附法、化学键合法和包埋法为主的各种石墨烯固定化酶的制作方法,以及其在酶微反应器和生物传感等领域的最新应用进行详细的评述,并对其今后的发展前景进行了展望。     

新型疏水性酶载体的合成及其性能研究

研究了聚丙烯酸酯类疏水性固定化酶载体(包括环氧基和胺基)的合成,旨在提高载体固载酶的性能。结果表明,所得载体的孔结构适合固定化青霉素酰化酶、D-氨基酸氧化酶、DL-7-ACA酰化酶、头孢菌素C酰化酶等。固定化D-氨基酸氧化酶的酶活与载体的含水量(与其孔结构相关)有密切的关系;载体的突出优点是固载酶时,酶的固定化效率可高达50%。     

固定化多酶级联反应器

多酶级联反应在生命活动过程中发挥着重要作用。固定化多酶级联反应器是将不同功能的酶通过物理化学或生物手段固定于特定载体上,以之模拟生物体内多种酶协同作用方式促使底物发生降解和转化等反应的新型仿生催化技术。该技术具有固定化酶的稳定性、可重复利用以及酶级联的高效协同催化等优点,近年来在生物传感、模拟生物学以及生物转化等领域得到越来越多的关注。本文从多酶级联反应原理、反应器制备、级联反应的影响因素及应用等方面对近年来固定化多酶级联反应器的进展进行详细评述,并展望其发展前景。     

氧化铁磁性纳米粒子固定化酶*

纳米粒子作为酶固定化的载体,当其具有磁性时,制备的固定化酶易于从反应体系中分离和回收,操作简便;并且利用外部磁场可以控制磁性材料固定化酶的运动方式和方向,替代传统的机械搅拌方式,提高固定化酶的催化效率。在众多纳米材料中,氧化铁因其在磁性、催化等多方面的良好特性而倍受瞩目。本文对近年来各种氧化铁磁性纳米粒子固定化酶,尤其是固定化脂肪酶和蛋白酶的制备方法及其应用做了较为详细的阐述,对这些氧化铁磁性纳米粒子固定化酶的优缺点和发展前景进行了讨论。     

聚乙烯亚胺改性聚丙烯腈中空膜固定脂肪酶

聚丙烯腈是富腈基的高分子聚合物,易修饰改性,广泛应用于膜分离应用.我们以聚丙烯腈中空膜为载体,采用化学法交联聚乙烯亚胺并固定脂肪酶,固定过程中引入海藻酸钠,用CaCl_2进行后处理,得到固定化脂肪酶PAN-PEI-SA/E-CaCl_2载酶量为31.70(mg enzyme)/(g support),酶活为50.20 U/(g support),15次重复使用可保留58.77%的酶活,与游离酶相比耐酸性和耐温性有所提高,相同条件下与Nov 435相比,酶活更高,这表明最终得到的固定化脂肪酶有良好的工业应用前景.     

糖芯片合成中的固定化策略*

近年来,糖芯片作为一种强有力的生化分析工具在糖生物学的研究中获得了越来越广泛的应用。在糖芯片制备过程中,糖探针在基板表面的固定是最重要也是最难的一步,它不仅要能牢固的固定在芯片基板上,还必须具有足够的生物活性,因此糖芯片在制备过程中制定合适的糖探针固定化策略一直是一个难点,也是极具挑战性的研究热点。本文首先概述了近几年糖芯片作为一种强有力的生化分析工具在糖生物学研究中的应用。详尽介绍了三种将糖探针固定在固相基片表面的策略：（1）非位点特异性、非共价的方式;（2）位点特异性、非共价的方式;（3）位点特异性、共价的方式。并对糖芯片固定化策略的发展进行了展望。     

反应-扩散斑图反应器*

本文综述了在反应-扩散斑图研究中反应器的进展情况。直到20世纪80年代,人们主要在培养皿中研究封闭体系的化学波。为了研究体系在远离平衡态条件下的复杂时空动力学行为,近二十年来人们设计出许多新颖的空间开放反应器(continuously fed unstirred reactor,CFUR)如单边进料反应器(one side fed reactor,OSFR)、双边进料反应器、圆盘形凝胶、圆环形凝胶反应器以及Couette反应器等。反应介质主要为各种凝胶、微孔膜、离子交换树脂以及中孔玻璃。空间开放反应器的设计和发展极大地促进了化学斑图动力学的发展。同时讨论了反应-扩散斑图反应器结构设计遇到的困难如气泡和三维效应,并且对反应器设计与斑图研究未来发展方向进行了探讨。     

聚合物互通多孔材料的乳液模板法制备及其功能化研究*

本文对近年来利用乳液模板制备聚合物互通多孔材料的研究进行了综述,主要介绍以高内相乳液模板制备互通多孔聚合物整体柱和利用双重乳液 (或称多重乳液) 制备多孔或多空聚合物微球的进展;分析目前多孔聚合物材料研究中存在的问题及其研究动态;讨论合成多孔聚合物材料的性能缺陷及其表面功能化改性的相关研究;并对聚合物互通多孔材料潜在的应用和研究前景进行了展望。     

可溶性高分子负载催化剂*

均相催化剂的负载化是解决催化剂分离与回收的一条有效途径,也是绿色化学研究的重要内容。可溶性高分子,尤其是树状大分子作为另一类催化剂载体近年来受到了越来越多的关注。通过选择合适的反应介质,可溶性高分子负载催化剂可以在均相条件下催化有机反应,反应结束后通过外加不良溶剂的固/液相分离、温度等调控的液/液相分离以及膜过滤等方法进行催化剂的分离与回收。本文概述了在可溶性高分子负载催化剂研究中取得的新进展,重点介绍了负载手性催化剂在不对称催化反应中的应用。     

Enzyme immobilization strategies for the design of robust and efficient biocatalysts

Different strategies for the preparation of efficient and robust immobilized biocatalysts are here reviewed. Different physico-chemical approaches are discussed.i.- The stabilization of enzyme by any kind of immobilization on pre-existing porous supports.ii.- The stabilization of enzymes by multipoint covalent attachment on support surfaces.iii.- Additional stabilization of immobilized-stabilized enzyme by physical or chemical modification with polymers.These three strategies can be easily developed when enzymes are immobilized in pre-existing porous supports. In addition to that, these immobilized-stabilized derivatives are optimal to develop enzyme reaction engineering and reactor engineering. Stabilizations ranging between 1000 and 100,000 folds regarding diluted soluble enzymes are here reported.     

壁虎的动态吸附与壁虎纳米材料仿生学

以壁虎为代表的一类脚底板具有超细绒毛结构的动物具备极强的吸附和脱附能力。这种独特的能力引起科学家的极大关注并逐渐成为研究的热点。与一般的粘附材料（比如胶水）产生的吸附力不同的是,这种吸附力可以在需要时产生或消失（动态吸附）。模拟这种结构的纳米材料具有极高的实用价值。本文以壁虎为例,从化学、物理学、生物学、机械工程学及材料学的角度全方位系统地介绍了壁虎动态吸附理论和基于这种理论在仿生方面研究的最新进展,最终提出本领域研究工作的展望。