聚马来松香乙二醇酯Cu(II)配合物固定化漆树漆酶的研究

制备了聚马来松香乙二醇酯(MEEP)Cu2 、Ni2 、Ca2 和Mg2 金属离子配合物,并分别以4种配合物为载体固定化漆树漆酶,初步探讨了反应时间对酶固定化的影响,考察了固定化酶的性质。实验结果表明,在反应温度为25℃条件下,漆树漆酶的最佳固定化时间为16h;MEEPCu2 配合物固定化酶的固定化结果较好,重复使用6次后,酶相对保留活力为55.0%;该固定化酶的最适作用温度为40℃,pH值范围为5.89~9.23,固定化漆树漆酶具有比游离酶更好的热稳定性和更广泛的pH值适用范围。     

尺寸可控的固定化漆酶-介体凝胶小球微反应器的制备和性能评价

首次利用漆酶-乙酰丙酮(AA)-过硫酸钾组成的复合引发体系在室温水相中引发丙烯酰胺的聚合, 采用滴球法将上述反应液滴入硫酸铜溶液, 利用铜离子与壳聚糖的络合交联反应制备得到尺寸可控的核壳结构小球. 小球内部发生自由基聚合反应, 将漆酶-AA同步固定于新生成的具有三维网络结构的水凝胶中. 微反应器小球的形貌和内部孔道结构通过扫描电镜和氮气吸附实验进行了表征. 该固定化漆酶-介体小球微反应器相比于游离漆酶表现出更高的pH稳定性和耐热性. 得益于固定化AA的介导作用, 漆酶的可重复使用性能得到显著提升, 降解孔雀石绿的有效循环批次较游离漆酶-介体体系延长了3倍, 为降低漆酶在实际废水处理中的成本、削减游离介体带来的二次污染提供了一条有效途径.     

聚马来松香乙二醇酯Cu(Ⅱ)配合物固定化漆树漆酶的研究

制备了聚马来松香乙二醇酯(MEEP)Cu2 、Ni2 、Ca2 和Mg2 金属离子配合物,并分别以4种配合物为载体固定化漆树漆酶,初步探讨了反应时间对酶固定化的影响,考察了固定化酶的性质.实验结果表明,在反应温度为25℃条件下,漆树漆酶的最佳固定化时间为16h;MEEPCu2 配合物固定化酶的固定化结果较好,重复使用6次后,酶相对保留活力为55.0%;该固定化酶的最适作用温度为40℃,pH值范围为5.89～9.23,固定化漆树漆酶具有比游离酶更好的热稳定性和更广泛的pH值适用范围.     

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.     

大尺寸SiO2大孔材料固定化漆酶

以表面固定Cu²⁺的改性大尺寸SiO₂大孔材料作为载体, 考察了时间、pH和给酶量对漆酶固定化效果的影响, 并对固定化漆酶的活性和稳定性进行了研究。结果表明:5 h时吸附达到平衡, pH为4.5、漆酶与载体比例为5 mg·g^-1时固定化效果最好, 酶活回收率可达到100.4%;固定化漆酶的最适pH和最适温度较游离漆酶的均有升高且范围变宽, 固定化后, 漆酶的pH稳定性和热稳定性都得到显著提高;固定化漆酶的K_m值略高于游离漆酶的;固定化漆酶具有良好的操作稳定性, 与底物反应反复操作10批次后剩余酶活为72.7%。     

大尺寸SiO2大孔材料固定化漆酶

以表面固定Cu2+的改性大尺寸SiO2大孔材料作为载体,考察了时间、pH和给酶量对漆酶固定化效果的影响,并对固定化漆酶的活性和稳定性进行了研究。结果表明:5 h时吸附达到平衡,pH为4.5、漆酶与载体比例为5 mg·g-1时固定化效果最好,酶活回收率可达到100.4%;固定化漆酶的最适pH和最适温度较游离漆酶的均有升高且范围变宽,固定化后,漆酶的pH稳定性和热稳定性都得到显著提高;固定化漆酶的K m值略高于游离漆酶的;固定化漆酶具有良好的操作稳定性,与底物反应反复操作10批次后剩余酶活为72.7%。     

基于聚多巴胺的磁性纳米生物催化剂高效催化二氢杨梅素酰化

脂肪酶是一种三酰基甘油水解酶,目前广泛用于油脂化学、食品、有机合成和生物医药等领域.但是,游离脂肪酶在有机反应体系中容易失活,难以从反应体系中回收,导致其循环利用困难和生产成本增加.因此,需要对游离脂肪酶进行固定化,提高酶的稳定性和重复使用性,使其能够大规模用于工业生产.
　　磁性四氧化三铁纳米粒子(MNPs)具有其超顺磁性和大比表面积等性质,但MNPs需表面修饰才能进一步应用.近年来,仿生矿化法制备的聚多巴胺纳米材料受到人们关注.在仿生矿化过程中,单体多巴胺经自聚合作用后形成聚多巴胺,该反应活性高,能对各类有机和无机纳米材料进行表面修饰.而且,聚多巴胺表层中的活性基团能与含有氨基和巯基的生物大分子发生迈克尔加成或席夫碱反应,从而将生物大分子固定在材料表面.
　　本文利用聚多巴胺表面修饰MNPs,对所得聚多巴胺表面修饰的四氧化三铁纳米粒子(PD-MNPs)进行了结构表征.结果表明, PD-MNPs尺寸在14 nm左右.同时,成功将黑曲霉脂肪酶(ANL)固定在PD-MNPs上,结果显示在pH=8、固定化时间为12 h条件下,酶负载量为138 mg/g,酶活回收率达到83.6%,而且固定化酶的pH稳定性及热稳定性、储藏稳定性都优于游离酶.动力学研究表明,固定化酶Km值(63.2 mmol/L)低于游离酶(74.5 mmol/L),固定化酶的底物亲和性增强.进一步研究了固定化酶和游离酶在乙腈、二甲基亚砜、乙醇和[HMIm]BF4这四种溶剂中的溶剂耐受性,结果显示固定化酶的耐受性均强于游离酶.采用红外光谱对游离酶和固定化酶二级结构的分析表明,游离黑曲霉脂肪酶经固定化后,α-螺旋和β-折叠含量分别增加了0.84%和2.74%,使得固定化后α-螺旋和β-折叠中存在的氢键能够更好地保持酶结构刚性,避免因结构改变而引起酶失活,增强了固定化酶在溶剂中的耐受性.
　　二氢杨梅素是一种具有类黄酮结构的天然产物,具有抗氧化、抗菌、抗肿瘤和保护肝脏等作用,但其脂溶性很差,很难透过细胞膜被人体吸收.本课题组曾首次以乙酸乙烯酯为酰基供体,采用游离脂肪酶生物催化方法成功将二氢杨梅素酰化.本文考察了PD-MNPs固定化脂肪酶在二氢杨梅素酰化反应中的应用.结果表明,与游离酶相比,固定化酶在反应介质二甲基亚砜中的耐受性更强,反应48 h后其催化二氢杨梅素酰化的转化率接近80%,明显好于游离酶(69%).固定化酶催化二氢杨梅素酰化的最适底物摩尔比、温度和酶量分别为10：1(乙酸乙烯酯：二氢杨梅素)、45oC,和40 U.此外,固定化酶在外界磁场作用下能迅速从反应混合物中分离,从而可回收利用,在重复使用10次后,其活性仍保持在初始活性的55%以上,具有良好的工业应用前景.     

锰-铜双金属层状硅酸盐纳米酶的构筑及类酶活性

采用一步溶胶凝胶法, 在室温下合成了一种含有锰、 铜的双金属层状硅酸盐(AMCP), 并探究了其类漆酶和类过氧化物酶活性. 结果表明, AMCP具有与天然黏土类似的层状结构, 且结构中多价态的锰和铜使其具有优异的类漆酶和类过氧化物酶活性. 此外, 与天然酶相比, AMCP在极端温度和pH值下具有更强的耐受性, 当温度高于70 ℃后, 天然酶完全失活, 而AMCP仍保留了80%以上的活性, 而在pH=3~9条件下AMCP依然保持90%左右的催化活性. 随后, 进一步探究了其类酶活性机理, 证实了锰、 铜之间的电子传导可加速活性位点中铜电对的循环, 从而促进活性氧的产生, 提高其类酶催化活性. 本研究为高效多酶活性纳米酶的构筑提供了参考, 也可为双金属层状硅酸盐在生物传感、 疾病诊疗及环境修复等领域的应用奠定了基础.     

基于聚多巴胺的磁性纳米生物催化剂高效催化二氢杨梅素酰化（英文）

脂肪酶是一种三酰基甘油水解酶,目前广泛用于油脂化学、食品、有机合成和生物医药等领域.但是,游离脂肪酶在有机反应体系中容易失活,难以从反应体系中回收,导致其循环利用困难和生产成本增加.因此,需要对游离脂肪酶进行固定化,提高酶的稳定性和重复使用性,使其能够大规模用于工业生产.磁性四氧化三铁纳米粒子(MNPs)具有其超顺磁性和大比表面积等性质,但MNPs需表面修饰才能进一步应用.近年来,仿生矿化法制备的聚多巴胺纳米材料受到人们关注.在仿生矿化过程中,单体多巴胺经自聚合作用后形成聚多巴胺,该反应活性高,能对各类有机和无机纳米材料进行表面修饰.而且,聚多巴胺表层中的活性基团能与含有氨基和巯基的生物大分子发生迈克尔加成或席夫碱反应,从而将生物大分子固定在材料表面.本文利用聚多巴胺表面修饰MNPs,对所得聚多巴胺表面修饰的四氧化三铁纳米粒子(PD-MNPs)进行了结构表征.结果表明,PD-MNPs尺寸在14 nm左右.同时,成功将黑曲霉脂肪酶(ANL)固定在PD-MNPs上,结果显示在pH=8、固定化时间为12 h条件下,酶负载量为138 mg/g,酶活回收率达到83.6%,而且固定化酶的pH稳定性及热稳定性、储藏稳定性都优于游离酶.动力学研究表明,固定化酶Km值(63.2 mmol/L)低于游离酶(74.5 mmol/L),固定化酶的底物亲和性增强.进一步研究了固定化酶和游离酶在乙腈、二甲基亚砜、乙醇和[HMIm]BF_4这四种溶剂中的溶剂耐受性,结果显示固定化酶的耐受性均强于游离酶.采用红外光谱对游离酶和固定化酶二级结构的分析表明,游离黑曲霉脂肪酶经固定化后,α-螺旋和β-折叠含量分别增加了0.84%和2.74%,使得固定化后α-螺旋和β-折叠中存在的氢键能够更好地保持酶结构刚性,避免因结构改变而引起酶失活,增强了固定化酶在溶剂中的耐受性.二氢杨梅素是一种具有类黄酮结构的天然产物,具有抗氧化、抗菌、抗肿瘤和保护肝脏等作用,但其脂溶性很差,很难透过细胞膜被人体吸收.本课题组曾首次以乙酸乙烯酯为酰基供体,采用游离脂肪酶生物催化方法成功将二氢杨梅素酰化.本文考察了PD-MNPs固定化脂肪酶在二氢杨梅素酰化反应中的应用.结果表明,与游离酶相比,固定化酶在反应介质二甲基亚砜中的耐受性更强,反应48 h后其催化二氢杨梅素酰化的转化率接近80%,明显好于游离酶(69%).固定化酶催化二氢杨梅素酰化的最适底物摩尔比、温度和酶量分别为10:1(乙酸乙烯酯:二氢杨梅素)、45 ℃,和40 U.此外,固定化酶在外界磁场作用下能迅速从反应混合物中分离,从而可回收利用,在重复使用10次后,其活性仍保持在初始活性的55%以上,具有良好的工业应用前景.     

温度敏感聚(N-异丙基丙烯酰胺)/聚(乙烯醇)水凝胶的制备及性能研究

聚 (N -异丙基丙烯酰胺 ) (PNIPA)水凝胶具有温度敏感性 ,其在 33℃左右有一个相转变温度或较低临界溶解温度 (L CST) [1,2 ] .当外界温度低于 LCST时 ,PNIPA水凝胶吸水溶胀 ;而当外界温度高于L CST时 ,PNIPA水凝胶剧烈收缩失水 ,发生相分离 .这种相分离特性应用于药物的控制释放 [3] .固定化酶[4 ] 和循环吸收剂 [5] 等领域 .然而 ,通常的 PNIPA水凝胶是通过化学键交联而成的三维网络聚合物 ,很难发生解体或进行生物降解 ,其在某些特定场合 (如药物的体内释放等 )受到一定限制 .聚乙烯醇 (PVA)的亲水性和生物相容性较好 ,是…     

石榴状凝胶微球固定化漆酶的制备、 表征及降解双酚A

采用铜/锌复合金属磷酸盐晶体和海藻酸钙凝胶双重包覆技术对漆酶进行固定化, 制得石榴状Alg@Cu₃/Zn₃(PO₄)₂@Lac的凝胶微球. SEM, EDX和FTIR表征结果表明, 在凝胶微球内部, 漆酶被成功固定于由海藻酸钙凝胶包覆的铜/锌复合金属磷酸盐晶体内, 铜/锌复合金属磷酸盐晶体镶嵌于海藻酸钙凝胶网格的孔隙中而呈石榴状. 以2,2′-联氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)(ABTS)为底物, 经酶学性质研究表明, 在无机盐晶体和海藻酸钙凝胶的双重保护下, Alg@Cu₃/Zn₃(PO₄)₂@Lac的耐热性、 耐酸性以及储存稳定性比游离漆酶均有不同程度增强. 将Alg@Cu₃/Zn₃(PO₄)₂@Lac应用于双酚A(BPA)的降解, 采用孔径约1 mm滤网实现快速回收, 经6次循环利用, 对BPA的降解率下降约14%, 显示出比较稳定的重复利用性和便捷的可操作性, 这主要得益于海藻酸钙和铜/锌无机盐晶体对漆酶蛋白分子的双重保护.     

水凝胶及其在药物控释体系上的应用

智能水凝胶作为药物载体有着良好的应用前景。人体环境中存在一些变化的因素，如温度、pH。因此，温度敏感性水凝胶和pH敏感性水凝胶可用于药物在人体中的控释体系。本文主要介绍水凝胶材料的种类以及智能水凝胶在药物控释体系上的应用。     

介孔SiO2/Fe3O4中空磁性微球的漆酶固定化

以介孔SiO2/Fe3O4磁性中空微球作为载体,采用物理吸附法对漆酶进行固定化,考察了时间、温度和pH值对漆酶固定化效果的影响,并对固定漆酶的活性及稳定性进行了研究.结果表明,介孔SiO2/Fe3O4磁性中空微球吸附漆酶分子后,介孔材料的比表面积与孔体积均减小.在3 h时复合微球对漆酶的吸附达到平衡,复合微球中介孔SiO2对漆酶的有效固定量为689 mg/g,大大高于纯介孔材料MCM-41的漆酶固定量(319 mg/g).在pH=3～6的条件下,复合微球中固定漆酶仍保持70%以上的相对酶活.当温度不高于60℃时,固定漆酶的相对酶活仍保持65%以上.固定漆酶的pH稳定性和热稳定性都明显优于游离漆酶,固定漆酶的米氏常数为1.05 mmol/L,与游离漆酶相比,固定漆酶与底物的亲和力有所降低.当2,4-二氯苯酚的浓度为10 mg/L时,固定漆酶对其去除率在6 h时达到81.6%,表现出很好的催化活性.     

光固化聚乙二醇水凝胶及其固定化枯草杆菌的研究

制备了一系列光固化聚乙二醇水凝胶固定化载体，研究了该水凝胶的结构、性能及其固定化枯草杆菌发酵产出α－淀粉酶的特性。结果表明，用水凝胶作载体制备的固定化枯草杆菌具有强度高、对温度和酸碱度变化的适应性强、贮存及重复使用性能好等优点。而且其产出α－淀粉酶的活力比相应的游离细胞高出２０％　以上。固定化细胞半连续发酵１７批，历时３７天，产酶活力仅下降２０％。基本能达到实际应用的要求。     

光固化聚乙二醇水凝胶及其固定化柘草杆菌的研究

制备了一系列光固和乙二醇水凝胶固定化载体，研究了该水凝胶的结构、性能及其固定化枯草杆菌发酵产出α－淀粉酶的特性。结果表明，用水凝胶作载体制备的固定化枯草杆菌具有强度高、对温度和酸碱度变化的适应性强、贮存及重复使用性能好等优点。而且其产出α－淀粉酶的活力比相应的游离细胞高出２０％以上。固定化细胞半连续发酵１７批，历时３７天，产酶活力仅下降２０％。基本能达到实际应用的要求。     

环氧基修饰周期性介孔有机氧化硅对漆酶的固定化作用

以三嵌段共聚物P123为模板剂, 在酸性条件下通过1,2-三乙氧基硅基乙烷(BTESE)和3-含氧缩水甘油基-丙基-三甲氧基硅烷(GPTMS)共水解缩聚合成环氧基修饰的周期性介孔氧化硅(PMOs), 以修饰后的PMOs为载体对漆酶进行固定化, 研究了环氧基修饰对固定化酶稳定性的影响. 通过XRD、TEM、固态NMR和N₂吸附等手段表征材料的修饰效果、孔结构以及漆酶的固定化. 结果表明, 修饰后的材料保持良好的孔结构, 环氧基的修饰有利于提高固定化酶的活力, 基于环氧基修饰PMOs的固定化酶具有较高稳定性.     

微纳尺度无机-有机杂化凝胶固定化木瓜蛋白酶研究

以吸附-絮凝耦合方法制备了微纳尺度的纳米TiO₂-聚丙烯酰胺(polyacrylamide, PAM)杂化凝胶固定化酶. 利用扫描电镜(SEM)、能谱面扫描(EDS)、粒度分析表征了杂化凝胶絮凝酶形貌、尺寸及分散性. 通过对酸碱度有效调控, 以及表面Zeta电位分析, 探寻了酶-纳米复合凝胶静电作用机制. 结果表明, 静电相互作用力对酶的负载和颗粒粒度分布影响较大, 在pH＝7.0, TiO₂和木瓜蛋白酶(papain, PA)质量比为7.5∶1时, 固定化酶负载量达121.84 mg/g, 负载率91.38%|杂化凝胶固定化酶尺寸约为0.444 μm左右, 固定化酶在杂化凝胶载体上高度分散. 该杂化凝胶絮凝酶经过5批次反应后相对酶活力能保持在50%以上. 可见由吸附-絮凝法制备的微纳尺度的杂化凝胶固定化酶, 分散性好, 稳定性好, 酶负载量高, 这是一种利用纳米材料和微纳结构进行固定化酶的新途径.     

铈基介孔金属有机骨架固定化酶的构建及催化性能

金属有机骨架(MOF)材料由于其孔隙率高、比表面积大以及具有发达的内联通孔道结构等优点,可以作为优良的生物分子固定化载体。通过表面活性自组装策略制备了铈基介孔MOF(Ce-MOF-F),表征结果表明,该材料有大的比表面积和呈辐射状的介孔孔道结构。以其为载体、南极假丝酵母脂肪酶B(CALB)为模型酶,通过物理吸附法制备了生物催化剂CALB@Ce-MOF-F,对该固定化酶的酶载量和催化性能进行了研究。在优化条件下,CALB的负载量为162.0mg/g载体,水解活性为899.1U/g蛋白。与游离CALB相比,CALB@Ce-MOF-F表现出对高温、酸碱和有机溶剂等有更强的耐受性;将Ce-MOF-F用于多种酶的固定化,研究其作为载体的普适性,结果表明,介孔Ce-MOF-F对洋葱伯克氏菌脂肪酶(BCL)和漆酶有良好的固定效果,可以作为良好载体,并能对酶起到较好的保护作用。     

海藻酸钠/聚(N-异丙基丙烯酰胺)半互穿网络水凝胶的制备及性能研究

由海藻酸钠(SA)和聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)制得的半互穿网络水凝胶具有温度及pH敏感特性。在酸性(pH=1.3)和弱碱性条件(pH=7．4)下，研究了温度对该凝胶溶胀度的影响，结果表明，该凝胶溶胀度均随着温度的提高而下降，但在pH=1．3时，溶胀度小于PNIPAAm水凝胶的；在pH=7．4时，结果正好相反。在25℃和37℃的条件下，分别考察pH对该凝胶溶胀度的影响，结果表明，在25℃时该凝胶有良好的pH敏感性，而在37℃时，敏感性不明显。同时也发现该凝胶对pH、温度的脉冲刺激有较快的响应性。     

漆酶催化氧化水中有机污染物*

漆酶是一种含铜的多酚氧化酶, 属于铜蓝氧化酶蛋白, 能催化氧化多种难降解的有机污染物。漆酶催化氧化水中有机污染物具有底物广泛、能耗低、易操作、环境友好等优点,是一项前景广阔的生物处理技术。本文综述了漆酶对水中有机污染物的催化降解,主要从漆酶的化学组成、结构、催化降解机理、漆酶的固定化、影响因素（溶液pH值、温度、金属离子、营养因子、有机溶剂、漆酶的浓度、底物的初始浓度等）、降解的动力学以及漆酶在处理水中有机污染物的应用等五个方面介绍了相关的研究进展。漆酶催化氧化有机物的机理主要表现在底物自由基中间体的产生和氧气还原成水两个方面。本文提出了目前漆酶催化氧化水中有机污染物存在的主要问题,并展望了漆酶降解水体中有机污染物的发展方向。