壳聚糖-g-N-羧甲基-2-硫代-4,5-2H咪唑啉酮-多壁碳纳米管复合物固定漆酶基化学传感器的性能

通过壳聚糖-g-N-羧甲基-2-硫代-4,5-2H咪唑啉酮(CTS-g-N-CSIDZ)非共价功能化多壁碳纳米管(MWCNTs)的方式制备固定漆酶载体,该复合物载体主要通过物理吸附和漆酶活性中心与载体上配体之间的配位作用来固定漆酶,较大程度地保持了游离漆酶活性位原始构象.将固定了漆酶的复合物附着在裸玻碳电极上便构筑了复合物固定漆酶修饰玻碳电极.在以分光光度法测定了这种复合物载体对漆酶的担载量、固定漆酶比活力、稳定性、重复使用性及其催化2,6-二甲氧基苯酚(DMP)氧化动力学参数的基础上,还对基于此种复合物固定漆酶修饰玻碳电极作为化学传感器(以DMP作为底物)的性能进行了研究.结果表明,该复合物具有较高的固酶担载量(81.7 mg/g)和固定漆酶比活力(1.33 U/mg);而作为电化学传感器的复合物固定漆酶修饰玻碳电极对底物DMP具有较高的亲和力(对DMP的米氏常数KM是0.0918 mmol/L),较高的灵敏度( 3680 mA· L/mol),较低的检测限(3.3×10-4 mmol/L),较高的响应选择性,良好的重现性、重复使用性和长期稳定性.这种漆酶基电极有望用作电流型特定结构的酚类传感器.     

漆酶在纳米金溶胶/多重壁碳纳米管复合载体上固定方法的比较及粒子尺寸效应

以纳米金溶胶（NGS）和多重壁碳纳米管（MWCNTs）的共混物(NGS/MWCNTs)作为固定漆酶的载体,研究了3种固定漆酶方法在酶固定量、比活力上的差异。 研究了不同的固定方法对固定酶热稳定性和重复使用性及纳米金溶胶颗粒粒径对酶固定量和固定酶动力学参数的影响。 实验结果表明,NGS/MWCNTs具有良好的固定漆酶能力和高固酶比活力,NGS/MWCNTs（NGS粒径37 nm）通过简单物理吸附法固定漆酶的量和固酶的比活力最高,分别可达33.80 mg/g和9.433 U/mg。 在NGS-MWCNTs上采用化学键合方法固定的漆酶在70 ℃放置2 h后仍然保持初始活力的75％,重复使用20次后仍保持初始活力的70％。 纳米金溶胶粒子越小（24 nm）,底物和固定漆酶间亲和力越好（KM=0.027 mmol/L）,表观速率常数越大。     

高分子聚合物-多壁碳纳米管复合物固定漆酶及其在玻碳电极上的直接电子迁移

采用不同结构的高分子聚合物与纯化的多壁碳纳米管(MWCNTs)共混的方法,制备得到聚合物非共价功能化多壁碳管复合物,测定了这些载体对漆酶(lac)的担载量、固定漆酶的比活力及稳定性.以固定漆酶的复合物修饰玻碳(GC)电极后,采用循环伏安法研究这些电极在无氧磷酸盐缓冲液(PBS)中的直接电化学行为及催化氧还原活力,粗略地测定了固定漆酶与电极间电子转移的速率常数.实验结果表明,当聚合物中含亲漆酶基团或能与漆酶活性中心发生相互作用的官能团时利于直接电子转移,而且复合物固定漆酶保持了游离漆酶的天然构象.这些电极中,lac/NIPAM-co-BPCP-M WCNTs/GC(NIPAM-co-BPCP:N-烯丙基-1-苯甲酰基-3-苯基-4,5-2H-4-甲酰胺基吡唑-co-N-异丙基丙烯酰胺)在无氧PBS中发生直接电子转移的式电位(605mV)更接近漆酶活性中心的式电位(580mV),具有较快的异相电子转移速率(0.726s-1),较高的漆酶担载量(103.5mg/g)和固定漆酶比活力(1.68U/mg),较高的催化氧还原能力(氧还原起始电位820mV,在650mV时的催化峰电流为85.5μA)以及良好的重复使用性和长期使用性.     

L-半胱氨酸/漆酶修饰的纳米金阴极对氧还原的电催化

以四氯金酸和L-半胱氨酸为原料,合成了L-半胱氨酸功能化纳米金粒子,将此纳米粒子修饰在金盘电极表面并共价偶联漆酶分子。 以循环伏安法研究了此固定漆酶电极在无氧磷酸盐缓冲液中电化学行为和催化氧还原能力,并进一步评估了其作为氧传感器使用的性能：以计时电流法测定其对氧气的检测限,与氧气的亲和力（以米氏常数表征）,研究了传感器的长期使用性、热稳定性和pH-催化电流关系。 结果表明,此固定漆酶电极可以实现漆酶活性中心T2与导电纳米粒子间的直接电子迁移而无需任何外加电子中介体（氧化还原峰的式电位为192.5 mV vs AgCl/Ag）,并在接近漆酶活性中心T3氧化还原式电位（780 mV vs NHE）附近发生氧还原;测得的固酶电极与氧气的亲和力较高（米氏常数为216.4 μmol/L）且检测限低达0.22 μmol/L,在4 ℃下保存60 d后活力仍然保持初始活力的大约78%。 但这种电极的热稳定性较差,受pH值影响较明显,在pH值近于生理条件时几乎完全丧失活力。     

聚苯并咪唑-漆酶复合物修饰电极无电子传递媒介体催化氧还原性能

采用循环伏安法将聚苯并咪唑和漆酶的复合物共沉积在玻碳电极表面。 制备的漆酶基电极在O2气饱和的磷酸盐缓冲液中可以观察到明显的催化还原电流,实现了无媒介体的酶-电极间直接电子迁移,电极静止时氧还原起始电位为645 mV,近于漆酶活性位T1的式电位580 mV,而极限扩散催化电流密度可达318.5×10-6 A/cm2。 但由于O2气在致密的固酶导电聚合物修饰层中扩散不够快(扩散系数只有在溶液中的1.25％),导致电极以较高速度旋转时极限扩散催化电流密度仅仅增加到1×10-3 A/cm2。 根据静态时极限催化电流密度求算得到的固定漆酶催化氧还原平均转化率为21.7/s。 这种漆酶基电极具有良好的重现性和长期使用性(储存10 d后催化活力仍然保持了初始值的80％以上),在人体生理温度和弱酸性条件下具有最佳催化活力。 这种漆酶基电极作为氧传感器具有良好的传感性能：检测限低(0.5 μmol/L),灵敏度高(71.1 μA·L/mmol),且对O2具有良好的亲和力(KM=89.9 μmol/L)。     

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.     

醇水介质中漆酶催化氧化漆酚及其类似物

本文作者在醇水介质中对漆酚及其类似物的酶催化氧化反应进行了研究。探讨了混合溶剂中漆酶的行为。结果发现邻苯二酚被烷基取代后更有利于漆酶的催化氧化。反应可能经过两个步骤,先是底物氧化生成黄色苯醌类物质,然后醌类中间物偶联形成多聚酚。     

漆树漆酶催化2,6-二甲基酚的氧化反应

在0.1mol/L磷酸盐缓冲液中,漆树漆酶催化2,6-二甲基酚(DMP)氧化生成3,3'5.5'-四甲基-4,4'-二苯醌(TMDQ).pH8.0,温度40～50℃时酶促氧化DMP较快.DMP浓度在1.66×10^-4～9.92×10^-4mol/L时为一级反应,速率常数为3.57×10^-5s^-1,共存的二茂铁(Fc-H)能大大促进酶促氧化DMP的速度.提出了该反应可能的反应机理。     

氧化还原酶催化合成芳香聚合物的研究进展

主要概括了近年来以典型的氧化还原酶包括辣根过氧化物酶，大豆过氧化物酶和漆酶等催化合成苯酚，双酚，蒽醌类聚合物，苯胺类聚合物，聚苯醚等聚芳香族功能高分子材料的研究进展，并对多酶法与化学酶法的酶促合成作了介绍。     

蛋黄-壳结构Fe3O4@SiO2@PMO磁性微球的制备及对漆酶的固定化

以蛋黄-壳结构的Fe₃O₄@SiO₂@PMO磁性微球作为载体, 采用交联法对漆酶进行固定, 考察了戊二醛浓度等对固定效果的影响, 并对固定后漆酶的活性进行了研究. 结果表明, 蛋黄-壳结构的磁性微球负载漆酶仅需6 h, 磁性微球对漆酶的固载量高达475 mg/g. 固定后漆酶的稳定性显著提高, 在pH=2.5~4.5的强酸性条件下, 固定后漆酶酶活仍可保持70%以上, 即使温度升高至60 ℃, 固定后漆酶的相对酶活仍保持65%以上. 这说明漆酶经所合成的材料固定后, 其耐酸和耐热能力都明显优于游离漆酶. 包覆的Fe₃O₄粒子使得材料很容易经磁铁分离法回收, 固定后漆酶经磁分离循环使用10次后仍然能保留85%的酶活, 具有良好的可操作性和稳定性, 有效降低了漆酶的使用成本.     

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.     

Hydrogels préparés par le greffage radiochimique pour l'immobilisation des enzymes

The direct method of radiation grafting was used to cover poly(methyl methacrylate) tubes and rings with a thin layer of poly(acrylic acid) hydrogel. The copolymer formed is used as a support for covalent immobilization of enzymes. The enzyme support coupling was realized with carbodimide or glutaraldehyde. The activity of the immobilized chymotrypsin and peroxidase was determined and the stability of the enzyme-linked copolymers was tested.     

疏水性聚丙烯酸/聚乙烯醇/葡萄糖淀粉酶复合纳米纤维膜的制备及酶学性质

利用混合静电纺丝将葡萄糖淀粉酶(GA)固定于聚丙烯酸(PAA)/聚乙烯醇(PVA)纳米纤维膜上,并通过鉴定固定化GA的酶学特征检验PAA/PVA可否成为一种优良的酶固定化载体。 对其理化性质和酶学特征进行鉴定,经红外光谱(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM)表征发现,GA可成功包埋于PAA/PVA纳米纤维膜内部;对包裹固定的GA进行酶学性质鉴定,发现固定化GA的最适反应温度为68 ℃,比游离GA提高了9 ℃;固定化GA的适用pH值范围明显变宽;热稳定性和存贮稳定性显著增强且可以重复使用。PAA/PVA纳米纤维膜是一种优良的酶固定化载体,可以通过混合静电纺丝包埋法简便地将蛋白质分子固定于其内部,具有一定的应用前景。     

Enzymatic catalysis of 2,6-dimethoxyphenol by laccases and products characterization in organic solutions

2,6-Dimethoxyphenol (DMP) as a substrate was widely used in determination of laccase activity. It is surprising, however, that its catalyzed oxidation products have not been completely determined until now. Studies were thus conducted on Rhus laccase (RL) and immobilized Rhus laccase (IRL)-catalyzed oxidation reactions of 2,6-dimethoxyphenol in water-organic solvent systems. These reactions pro- ceeded well in water-(im)miscible organic solvent systems pre-saturated with water. Only one product, 3,3′,5,5′-tetramethoxy-1,1′biphenyl-4,4′-diol (TMBP), was produced by RL catalysis, and it was thor- oughly characterized by FT-IR, NMR, GC-MS, etc. A simple enzymatic mechanism of this reaction is proposed.     

The Use of PAMAM Dendrimers as a Platform for Laccase Immobilization: Kinetic Characterization of the Enzyme

The kinetic behavior of the enzyme laccase in solution and immobilized onto carbon platforms using poly(amido amine) (PAMAM) dendrimers has been investigated. The results with the immobilized enzymes have demonstrated that almost ten times more enzyme on the carbon support is required for satisfactory kinetic rates to be achieved. Furthermore, the study as a function of the substrate concentration revealed that the kinetic behavior of the enzyme in solution fits the Michaelis?CMenten model. However, when the enzyme is immobilized onto the carbon surface, the catalyzed reaction follows a particular kinetic behavior with apparent positive cooperativity. The highest activity with laccase (in solution or immobilized) is achieved around pH?4.5, and the substrate conversion rate clearly diminishes with rising pH. The optimum temperature lies around 60?°C. The enzyme displays good catalytic activity in a wide range of pH and temperature values. The stability tests evidenced that there is no appreciable reduction in the enzymatic activity after immobilization within the first 30?days. Taking into account both the kinetic and stability tests, one can infer that the use of PAMAM dendrimers seems to be a very attractive approach for the immobilization of enzymes, as well as a feasible and useful methodology for the anchoring of enzymes with potential application in many biotechnological areas.     

Highly sensitive sensors based on the immobilization of tyrosinase in chitosan

A novel tyrosinase biosensor has been developed for a subpicomolar detection of phenols, which is based on the immobilization of tyrosinase in a positively charged chitosan film on a glassy carbon electrode. It was found that chitosan cross-linked with (3-aminooryloxypropyl) dimethoxymethylsilane is beneficial for the immobilization of tyrosinase. The large microscopic surface area and porous morphology of chitosan matrix lead to high enzyme loading, and the enzyme entrapped in this matrix can retain its bioactivity and the positively charged surface of chitosan can also display a good anti-interference ability to the substances with positive charge. Hence, the resulting sensor offers a high-sensitivity (150 nA.nM(-1)) for the monitoring of phenols, and the detection limit is as low as 5.0 x 10(-11) M. Its response time is less than 2 s reaching 95% of the steady-state value. It may retain 75% of the activity for at least 70 days.     

Synthesis of comb type and semi-interpenetrating networks of acryloyl-l-proline methyl ester and poly (acrylic acid) for Cu (II) immobilization

Graft copolymer hydrogels and semi-interpenetrating networks (s-IPN) of acryloyl-l-proline methyl ester (A-ProOMe) and poly (acrylic acid) (PAAc) were synthesized in methanol solutions, by ionizing radiation (γ rays from a Co⁶⁰ source at room temperature). These systems are thermo and pH-sensitive and the pH sensitivity increases from acidic to basic solutions. The Lower Critical Solution Temperature (LCST), due to presence of poly (acryloyl-l-proline methyl ester) (PA-ProOMe) has been found between 18 and 20 °C and an unexpected Upper Critical Solution Temperature (UCST) due to poly acrylic acid (PAAc) has been found between 21 and 22 °C. Preliminary studies on the immobilization of Cu²⁺ for both hydrogels were done at several pH values at room temperature. Other techniques employed to characterize the comb type hydrogels and sIPN included scanning electronic microscopy (SEM) and infrared (FTIR-ATR).     

猪胰脂肪酶的固定化及其在有机相中催化丁酸甲酯和正丁醇的酯交换反应研究

考察了大孔苯乙烯－二乙烯苯交联共聚物的交联度、致孔剂量及胺化试剂对载体固定化猪胰脂肪酶的影响。选择出一种最佳载体对猪胰脂肪酶进行固定化，对比了自由酶和固定化酶在有机相中催化丁酸甲酯和正丁醇的酯交换反应。结果表明，酶经固定化后催化反应活力比自由酶提高近１倍。