磁性纳米颗粒固定化细菌纤维素酶的活性和稳定性

在氨水溶液中进行Fe+2和Fe+3离子共沉淀并水热处理后制得磁性纳米颗粒Fe3O4,通过戊二醛活化将纤维素酶固定于其上。采用基于响应面法的Box-Behnken法(BBD)优化了制备条件,如磁性纳米颗粒浓度、戊二醛浓度、酶浓度和交联时间。 BBD分析结果表明,用实验数据可合理调节二次模型。利用生成的基于统计数据的等高线评价了响应面的变化,以理解纳米颗粒和酶活性之间的关系。运用扫描电镜、X射线衍射和红外光谱表征了纳米颗粒上酶的尺寸、结构、形貌和结合情况。采用诸如pH值、温度、重复使用性和存储能力分析了固定化纤维素酶的活性和稳定性。发现固定后的纤维素酶表现出更好的稳定性和活性。     

磁性纳米粒子固定α-葡萄糖苷酶的制备与应用

文章以α-葡萄糖苷酶为目标酶,先制备Fe₃O₄@PDA@Au磁性纳米粒子,通过Fe₃O₄@PDA@Au磁性纳米粒子与α-葡萄糖苷酶间的作用力固定酶分子,建立了磁性酶反应器—高效液相色谱技术在线筛选中草药酶抑制剂的方法。对Fe₃O₄@PDA@Au磁性纳米粒子上固定化酶的活性、酶促反应的pH值、反应时间和温度等影响因素进行考察,测定了α-葡萄糖苷酶的米氏常数Km,并对固化酶的结构进行表征。最后,对固化酶在8味中草药粗提物中酶抑制活性成分的筛选进行初步研究。     

可磁力回收的Fe3O4纳米颗粒负载纤维素酶生物催化剂用于玉米芯降解

面对日益枯竭的化石能源和资源危机,科研工作者加速了对生物资源回收利用的研究.其中,作为生物资源主要成分的纤维素被证实是一种可以重新利用的原料,甚至可以作为工业产品潜在的前驱体.因此,回收利用富含纤维素的农作物副产品显得尤为重要.目前,多数纤维素资源并没有得到充分利用,例如玉米芯,全世界只有大约0.5％被利用.为了高效利用玉米芯资源,人们尝试各种分解方法将其主要成分纤维素和半纤维素转化成葡萄糖、木糖、糠醛以及酒精等.其中,最有效的策略是利用纤维素酶来分解玉米芯中的纤维素.然而,纤维素酶在实际应用过程中缺乏长久稳定性,将纤维素酶从反应体系中回收并重复利用非常困难.将纤维素酶负载到固体载体上是提高传统生物酶稳定性和可回收性的有效方法.固载纤维素酶在批生产处理和连续生产中比自由酶更具优势,可使生物酶催化剂从反应体系中分离出来变得容易和可操控.可以作为纤维素酶载体的物质有很多,例如浮石、静电纺丝的PAN纤维、纳米纤维膜、甲基丙烯酸甲酯共聚物和石墨烯等.一般来讲,任何含有表面功能基团从而提供了可以和纤维素酶形成强物理、化学作用的载体都可以采用.纳米尺寸的载体具有特殊性,一方面纳米颗粒提供了较大的比表面积从而可以拥有可观的负载能力,另一方面纳米颗粒可以轻易解决大颗粒载体应用中产生的反应底物和催化剂之间的扩散受阻问题.目前,纳米磁性颗粒已广泛用于负载蛋白质、多肽和生物酶.另外,用纳米磁性粒子作载体可方便地借助外加磁场实现生物酶催化剂的选择性分离回收,避免了传统载体所需的过滤或离心等单元操作,从而降低了生产成本,使生物酶催化技术实现连续化操作并用于规模化工业生产.本文通过水热法制备了颗粒均匀的纳米Fe3O4磁性颗粒,然后用3-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)化学修饰,再用戊二醛作交联剂将纤维素酶通过键合作用负载到修饰后的磁性载体上,从而高效制备了一种可磁力回收的生物酶催化剂.采用透射电镜和X射线衍射表征了磁性纳米粒子、修饰后的磁性纳米粒子以及制备的生物酶催化剂的粒径、外观形貌和品格结构,用红外光谱验证了磁性纳米颗粒上固载化纤维素酶的存在,用热重分析了固载化酶和自由酶的热稳定性,计算了制备的生物酶催化剂负载量和磁性粒子含量.对影响负载酶活性的多种因素进行了考察,合适的负载温度和pH值分别为40℃和6.0,戊二醛最佳添加浓度为2.0％,适宜的固载时间为4h.在最优负载条件下得到的固载化生物酶的活性可以保持自由酶活性的99.1％.经过15次重复使用后,固定化酶活性仍能保持91.1％.将制备的生物酶催化剂用于玉米芯分解制葡萄糖反应,预处理后的玉米芯最大分解率可达61.94％.     

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.     

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...     

二氧化硅纳米与微米颗粒作为固定化酶载体的生物效应

分别将二氧化硅纳米颗粒(SiNPs)与微米颗粒(SiMPs)作为固定化载体, 选择多聚酶牛肝过氧化氢酶(CAT)和单体酶辣根过氧化物酶(HRP)作为酶模型, 通过考察酶固定化后在酶活回收率、热稳定性、 酶促反应最适温度以及酶在水-有机溶剂混合体系中催化能力的变化, 对载体与酶所产生的生物效应差异进行了系统研究. 酶活回收率结果表明, SiNPs显示出比SiMPs优越的对酶无选择性的高生物亲和性, 而SiMPs则能使固定于其上的酶热稳定性大幅度提高, 且二者都能使固定化酶在有机相中的稳定性得到明显增强. 但酶促反应最适温度的变化结果表明, 对不同类型的酶所产生的生物效应则表现出无规律性.     

采用磁性载体制备的固定化酶反应器的载体粒径对蛋白质酶解性能的影响

研究了以不同粒径的磁性颗粒为载体的固定化酶反应器在蛋白质酶解过程中,其粒径大小对团聚、酶解效率和漏切位点等的影响。实验结果表明,纳米级颗粒的酶负载量为亚微米级的3.5倍左右。但当酶固定量相同时,酶解效率基本相当。而在一定程度上加大磁性颗粒的粒径后,团聚现象得到明显改善。选择磁性载体粒径为20 nm的固定化酶反应器,对其性能进一步考察。结果显示胰蛋白酶与牛血清白蛋白(BSA)的质量比为1:1时,即能于1 min内实现快速酶解;当酶解10 min时,其零漏切位点肽段数和蛋白质序列覆盖率基本达到稳定,并明显优于溶液酶解水平。通过对漏切位点的统计分析比较,发现固定化酶解与溶液酶解时的漏切位点规律基本类似。因此,采用不同粒径磁性载体制备的固定化酶反应器均可在蛋白质组学研究中提供快速、高效的酶解。     

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。     

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.     

磁性壳聚糖微球用于酶的固定化研究Ⅱ磁性壳聚糖微球对脲酶的吸附及其酶学性质的研究

本文用磁性壳聚糖作为载体用吸附法对脲酶进行固定化研究。结果表明,磁性壳聚糖对脲酶的固载量与磁性壳聚糖微球的粒径、交联度及酶溶液的离子强度成反比;固定化脲酶和自由酶的最适温度分别为80℃和70℃,固定化脲的最适合pH值变化不大,固定化脲酶和自由酶的米氏常数km分别为0.00546mol/L和0.19mol/L。     

磁性高分子微球用于固定化酶的研究进展

磁性高分子微球是近20年来发展起来的一种新型功能高分子材料,并已在生物化工、细胞学、生物医学工程等领域得到了广泛应用.本文主要介绍磁性高分子微球的制备和性质以及在固定化酶中的应用.     

磁性高分子微球用于固定化酶的研究进展：生物材料结构及？…

磁性高分子微球是近２０年来发展起来的一种新型功能高分子材料,并已在生物化工、细胞学、生物医学工程等领域得到了广泛应用。本文主要介绍磁性高分子微球的制备和性质以及在固定化酶中的应用。     

磁性壳聚糖微球用于酶的固定化研究：Ⅲ磁性壳聚糖微球的活化及其对脲酶的固化研究

以环氧氯丙烷活化的磁性壳聚糖微球作为载体、对脲酶进行固定化研究,结果表明,在25℃时,活化磁性壳聚糖微球对脲酶的固定化在2h时就达到了最大值,固定化酶和自由酶的最适温度都在65℃左右,自由酶和固定化酶的米氏常数Km值分别为0．042mol/L和0．008mol/L,固定化酶的Km降低了5倍。     

磁性高分子微球用于固定化酶的研究进展生物材料结构及性质的基础研究及其应用于药物的控制释放

磁性高分子微球是近20年来发展起来的一种新型功能高分子材料,并已在生物化工、细胞学、生物医学工程等领域得到了广泛应用。本文主要介绍磁性高分子微球的制备和性质以及在固定化酶中的应用。     

基于Fe3O4磁性纳米颗粒的类过氧化氢酶性质可视化测定邻苯二酚

本文基于Fe3O4磁性纳米颗粒对2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐(ABTS)与H2O2反应的催化作用,建立了可视化测定邻苯二酚的新方法。在最佳条件下,测定邻苯二酚的线性范围为1.3~11.7μmol/L,检测限为0.4μmol/L。该方法已成功用于黄河水水样中邻苯二酚的测定。     

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。     

磁性纳米颗粒Pt3Co的制备与性质研究

利用乙二醇还原法合成了Pt3Co磁性纳米颗粒，利用TEM、TG－DTA和磁滞回线的测量对其进行表征，结果表明，纳米颗粒的平均粒径为2.3nm，且粒径分布较窄，具有较高的矫顽力。     

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。     

纳米颗粒增强的葡萄糖生物传感器

研制的纳米增强葡萄糖传感器是用纳米憎水Ａｕ颗粒。亲水Ａｕ颗粒、憎水ＳｉＯ_２颗粒以及Ａｕ和－ＳｉＯ_2颗粒混合与聚乙烯醇缩丁醛（ＰＶＢ）构成复合固酶膜基质,用溶胶－凝胶法固定葡萄糖氧化酶（ＧＯＤ）,组成葡萄糖生物传感器．实验表明,纳米颗粒可以大幅度提高固定化酶的催化活性,响应电流从相应浓度的几十纳安增强到几千纳安,电极响应迅速, １ｍｉｎ达到稳态,探讨了纳米颗粒效应在固定化酶中所起的作用,开辟了制备直接电子传递第三代生物传感器的新途径和纳米颗粒应用的新领域。