纳米复合材料固定化酶的研究进展

载体材料的选择对固定化酶的性能有着至关重要的影响。纳米复合材料不仅具有纳米尺寸的特性,而且可以克服单一材料的不足,在固定化酶领域引起了广泛关注。本文就目前在固定化酶领域使用的纳米复合载体分类进行了系统的阐述,重点介绍了目前在固定化酶研究领域运用较为广泛的硅基纳米复合材料、碳基纳米复合材料和纳米纤维复合材料等材料的制备方法及不同材料对酶学性能的影响,并对这些纳米复合材料固定化酶发展前景进行了展望。     

纳米载体固定化酶的最新研究进展

催化剂是化学工业的重要基础,其中酶是重要的高效天然催化剂。近年来,酶被越来越多地应用于工业领域,如精细化工、食品工业、制药工业、纺织业和制浆造纸。然而,由于游离酶存在价格昂贵及操作稳定性(特别是回收与重复使用性能)低等缺点,其在工业上的进一步应用受到一定限制。对酶进行固定化是解决上述问题的有效途径。一个理想的酶固定化技术需要载体具有良好的生物相容性和高比表面积,能够负载适量的酶并且具有很好的重复使用性能,固定化酶的过程简单温和,所得到的固定化酶制剂具有良好的催化性能、稳定性以及工业应用价值。尽管固定化酶技术经过了多年的发展,但仍需进一步研究。近几年,人们研究了基于纤维素纳米晶类、聚多巴胺类纳米载体以及生物相容性合成有机物纳米胶等新型载体对酶的固定化,取得了较好的成果。本文综述了这些新型纳米载体的制备以及酶的固定化过程,阐述了纳米载体固定化酶的结构和催化性能,并展望了发展前景。纤维素是全球产量最高、来源最广的生物聚合物。纤维素经过一定的酸(常用硫酸和盐酸)水解处理后,剩下的是具有高结晶度的纤维素纳米晶。它具有高比表面积、高机械强度和高长径比等优异性能。因此,研究者利用纤维素纳米晶作为载体进行酶固定化,获得了高负载量、高催化性能的固定化酶制剂。基于仿生矿化法制备的聚多巴胺类材料近年来获得研究者越来越多的关注。多巴胺具有良好的自聚合能力,可以对无机、有机等各种材料进行表面修饰。同时,聚多巴胺中含有的活性官能团可以与酶发生交联,从而达到固定化酶的效果。基于合成性聚合物纳米胶载体的固定化酶技术同样是一个新兴的、有意义的研究领域。相关的固定化过程可分为两大类：(1)在酶分子表面通过原位聚合生成纳米胶(growing-from过程);(2)将酶与预先合成的纳米胶进行交联(grafting-to过程)。其中, growing-from过程是先将酶分子丙烯酰化,再进行原位聚合。而原位聚合又可分为自由基聚合、原子转移自由基聚合(ATRP)和可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)。其中, ATRP和 RAFT主要用于制备环境响应型的酶-聚合物纳米凝胶。     

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,被广泛应用于工业生产中,为了更好地提升游离酶的性能,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过程简单、绿色无污染而受到广泛关...     

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。     

酶固定化技术用载体材料的研究进展

酶的固定化是生物技术中最为活跃的研究领域之一.作为固定化酶技术的重要组成部分,载体的结构及性能在很大程度上直接影响着所得固定化酶的催化活性及操作稳定性.综合性能优良的载体材料的设计与制备是固定化酶技术领域的一个非常重要的研究内容.通过对传统材料的改性和新型载体材料的研究开发,必将促进固定化酶在各个领域的广泛应用.本文综述了近年来国内外有关固定化酶载体材料的研究现状和发展趋势.     

酶和细胞的固定化

本文对酶和细胞固定化技术的近期发展作了较为全面的扼要综述。     

酶生物传感器中酶的固定化技术

综述了近年来国内外酶生物传感器的进展,介绍了制作酶生物传感器的关键技术——酶的固定化。固定化方法主要有吸附法、包埋法、共价键合法和交联法。固定化材料分为无机材料、有机聚合物材料、凝胶以及生物材料等。探讨了固定化方法和固定化材料对酶的固定化及酶生物传感器性能的影响,并结合自己的工作展望了酶生物传感器的发展方向和趋势。     

漆酶在纳米多孔金上的固定化及其酶学性质研究

利用纳米材料为载体对酶等生物大分子进行固定化近年来引起人们的浓厚兴趣. 以Au/Ag合金为原料, 通过控制浓硝酸的腐蚀时间再辅以退火处理得到了不同孔径的纳米多孔金(NPG), 利用扫描电镜(SEM)和N2气体吸附仪对孔性质进行了表征. 以NPG为载体, 用α-硫辛酸和N-乙基-N’-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺/N-羟基琥珀酰亚胺(EDC/NHS)对金表面进行活化, 通过化学共价偶联的方法对产自Trametes versicolor的漆酶进行了固定化. 比较了孔径大小对酶固定化量及比活力的影响. 发现小孔径更有利于对该漆酶的固定化. 与游离酶相比, 固定化酶的最适pH没有改变, 但最适温度却从原来的40 ℃升到了60 ℃. 固定化后, 漆酶的pH和热稳定性都明显提高了. 重复使用8次仍能保持初始活力的65%, 且在4 ℃下保存1个月几乎观察不到酶活力的下降. 此外, 失活的固定化酶经浓硝酸处理后, NPG载体可重复利用. 本结果初步显示出了NPG在生物技术领域中的应用潜力.     

蛋白质组学中的固定化酶反应器制备的研究进展

固定化酶反应器作为蛋白质组学研究中"bottom-up"策略重要的组件,具有酶解快速、酶解效率高、酶稳定性和活性高、简单易操作、能够与多种检测方式联用等优点,对于发展高效快速的蛋白质组学分析方法具有重要意义。本文就固定化酶反应器的制备方法及其在蛋白质组学中的应用做简单的概述,着重介绍酶的固定方法、固定化酶的载体、用于固定的酶的种类。近几年固定化酶反应器的研究集中于提高固酶量、保持酶活性、增加酶解效率、减小非特异性吸附等方面。研究结果表明,采用纳米材料、整体材料等新型载体,提高载体亲水性,采用多酶同时酶解等方法能够有效改善固定化酶反应器的性能,提高蛋白质的鉴定效率。     

丝素纳米颗粒的制备及应用于L-天冬酰胺酶的固定化

丝素蛋白纤维溶于高浓度中性盐溴化锂溶液或氯化钙-乙醇-水三元溶剂中, 经过透析和纯化可以制成3种液态丝素. SDS-PAGE分析结果表明, 其分子量分布范围明显不同. 应用能与水混溶的有机溶剂如丙酮等可将这种丝素制成丝素纳米颗粒, 用SEM观察到丝素纳米颗粒粒径分布范围为50~120 nm. 以戊二醛为交联剂, 将治疗急性淋巴性白血病常用酶制剂L-天冬酰胺酶共价结合在丝素纳米颗粒上. 酶活性分析结果表明, 由肽链断裂较少的丝素制备的纳米颗粒更适合于酶的生物结合. 酶动力学研究结果表明, 这种固定化酶活性回收率为44%, 热稳定性较游离酶有明显提高, 最适pH值范围加宽为6.0~8.0, 最适反应温度提高10 ℃; 抗胰蛋白酶水解能力明显增强. 结果表明, 丝素纳米颗粒与丝素蛋白膜一样, 是一种酶固定化的良好载体, 在药物缓释系统方面具有潜在的研究和开发价值.     

Rapid Thermochemical Analysis VIA Immobilized Enzyme Reactors

Abstract

A thermochemical technique for urea determination has been developed based on the measurement of heat production as a sample flows through an adiabatic column filled with urease immobilized on controlled porosity glass. While in the column, the urea in the sample is completely converted to products by the catalytic action of the urease and heat is stoichiometrically generated. This heat raises the effluent temperature which is monitored at the column exit using a 100K ω thermistor.     

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。     

流动注射分析法测定固定化酶的催化活力

本文介绍了脲酶的固定方法以及用流动注射分析法测定固定化酶的催化活力，测得脲的平均转化率为９５．０％。     

Determination of Oxalate with Immobilized Oxalate Oxidase in an Enzyme Thermistor

Abstract

This paper describes a rapid enzymic procedure, based on calorimetry, for specific determination of oxalic acid. Oxalate is oxidized by immobilized oxalate oxidase to hydrogen peroxide and carbon dioxide. The heat generated by this reaction is measured in a calorimetric device, the enzyme thermistor. Oxalate concentrations as low as 0.02 mM can be determined. Also described is purification and immobilization of the enzyme, as well as the effect of some of its inhibitors. The urinary oxalate content of 16 persons was determined using the enzyme thermistor. For samples containing a very low concentration of oxalate (less than 0.2 mM) an extraction step with tributylphosphate can be introduced to purify and concentrate the oxalate. The oxalate content in different kinds of food was also determined.     

共价有机框架材料固定化酶的研究进展

共价有机框架（Covalent Organic Frameworks, COFs）是一种新型的多孔材料,具有结构规整、骨架稳定、孔径结构可调等特点,被视为固定化酶的理想载体。我们主要总结了近10年来COFs材料作为载体,通过物理吸附、共价连接、包埋的固定化策略制备固定化酶的研究进展与应用,并讨论了COFs材料在酶固定化领域所面临的机遇和挑战。     

固载化酶催化合成多肽的研究进展

评述了溶剂、载体性质与固载化方法、pH值、底物浓度以及反应温度等因素对固载化酶催化合成肽反应的影响,并概括了固载化酶催化合成生物活性肽、寡肽等方面的研究与应用.     

A Dedicated Instrument for the Analysis of Blood Urea Nitrogen Using an Immobilized Enzyme Reagent

Abstract

A dedicated instrument for the quantitative determination of urea in blood serum or plasma has been developed. The instrument uses urease immobilized on a porous alumina support and a gas-detecting electrode to measure ammonia resulting from hydrolysis of urea. Reproducibility and recovery studies show a high degree of accuracy, sensitivity, and specificity. Comparison of patient samples (plasma and serum) show no statistical difference when compared to the diacetyl monoxime, Auto Analyzer method.     

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.     

碳纳米管固定化酶

在固定化酶技术中,载体材料的选择至关重要,碳纳米管作为一种新型高效的酶固定化载体,具有较大的比表面积、有序的纳米孔道结构、良好的力学/电学/热学性能、突出的化学稳定性、生物相容性和可控的表面官能化修饰等优良特性,应用日益广泛。本文重点介绍了水解酶、氧化还原酶等具有重要工业应用价值的酶在碳纳米管上的固定化研究现状,探讨了载体的表面修饰和固定化方式对固定化酶的酶学性质的影响,并对碳纳米管固定化酶的发展前景进行了展望。