在不同溶剂体系中PC脂肪酶对PBS基共聚物的催化降解和分子模拟

采用酶促降解实验、分子对接模拟和分子动力学模拟相结合的方法,分别研究了在氯仿和水溶剂体系中洋葱假单胞菌脂肪酶(Pseudomonas cepacialipase PC)对含六元环结构的1,4-环己烷二甲醇(CHDM)、1,4环己烷二甲酸(CHDA)、含醚键结构的一缩二乙二醇(DEG)和二乙醇酸(DGA)单体的聚丁二酸丁二醇酯(PBS)改性共聚物的降解规律,并对它们进行了比较,阐明了PC脂肪酶与不同底物的结合机制及其降解差异性。结果表明:PC脂肪酶可有效地催化降解不同结构的PBS基共聚物,氯仿中酶与底物结合自由能的大小顺序为CMSCMDGSDGBDABBCABBSB,水中二者的结合自由能大小顺序为CMSCMDGSDGBCABBDABBSB,其中CM单元的六元环状亚甲基的富集作用使得底物与酶活性位点的对接最为稳定,具有较大的结合能,且PBS-co-CHDMS降解率最大。受溶剂效应影响,酶与底物在氯仿中的结合更稳定,降解率远大于在水中的降解率。     

醚化PBS与CMC液体复合材料的相互作用

采用聚乙二醇(PEG)对聚丁二酸丁二醇酯(PBS)进行醚化改性,得到醚化PBS(PEG/PBS),PEG/PBS与羧甲基纤维素(CMC)共混制备了在水相均匀分散的新型(PEG/PBS)-CMC液体复合材料.结合分子模拟技术对PEG/PBS与CMC复合材料的相互作用机理进行了研究.结果表明,PEG/PBS具有预期的化学结构和优异的水润湿性;含醚链段PEG的引入有效提高了PBS分子链的极性和柔顺性,PEG/PBS与CMC之间存在氢键作用、范德华力作用、疏水作用和吸附作用.红外光谱(FTIR)中官能团(如—OH,—OCO—,—COOH,—C—O—C—等)的吸收峰频率发生偏移;光电子能谱(XPS)中C和O元素的结合能分布转移,表明PBS及PEG/PBS与CMC的官能团之间发生了相互作用;偏光显微镜(POM)和X射线衍射(XRD)结果表明,复合材料之间的相互作用为非共价键的结合;扫描电子显微镜(SEM)结果表明醚化改性后(PEG/PBS)-CMC复合材料间的相互作用增强,表面结合更紧密,相容性得到提高.     

结合分子动力学验证PBS基共聚物和淀粉复合材料之间的相互作用

将聚乙二醇200(PEG200)或聚乙二醇400(PEG400)作为第四种单体分别和丁二酸(SA)、丁二醇(BDO)、乙二醇(EG)熔融共聚得到不同醚链长度的PEG200-PBES、PEG400-PBES共聚酯,再与改性的热塑性淀粉(TPS)共混,采用溶液混合方法,制备出固体复合材料,并且研究了引入不同醚链长度对复合材料各种性能的影响;结合分子动力学(MD)模拟分析了不同醚链长度(PEG-PBES)/TPS复合体系分子之间的相互作用.研究结果表明,随着醚链的增长,复合材料的相容性显著增加,(PEG400-PBES)/TPS复合体系的χ参数和Emix值更接近于0,内聚能密度及溶度参数值大于(PEG200-PBES)/TPS和PBS/TPS复合体系的相应值,说明PEG400-PBES与TPS有更好的相容性.同时,随着醚链的增长,复合材料拉伸强度由原来的1.86 MPa提高到8.84 MPa,断裂伸长率由25.54%提高到74.75%,热失重50%时的温度由281.68℃提高到310.53℃.     

结合分子模拟探讨共聚酯PBSH在不同溶剂中的PC脂肪酶催化降解

采用固定化洋葱假单胞菌(PC)脂肪酶为催化剂,研究了在氯仿和四氢呋喃(THF)中不同摩尔比的聚(丁二酸丁二醇-co-丁二酸己二醇酯)(PBSH)的酶促降解规律及其差异性.通过PBSH降解前后的相对分子质量变化、降解产物的MALDI-TOF-MS分析研究了共聚酯降解规律,并以分子动力学(MD)及分子对接模拟分别研究了PC酶的溶剂效应及酶与底物的结合机制.研究结果表明,PC酶在2种溶剂中均可催化PBSH降解,但在氯仿中酶的活性较大,PBSH降解率大.分子动力学模拟数据表明,在THF中,PC酶整体氨基酸残基的涨落比氯仿中大,且THF会进入酶活性口袋中与催化残基Ser87结合,破坏了催化残基Ser87和His286之间的相互作用.分子对接结果分析发现,含丁二酸己二醇酯(HS)单元底物与PC酶活性位点的对接比含丁二酸丁二醇酯(BS)单元的更为稳定.