用于生化防護(hù)的雙功能納米纖維酶膜.pdf

1、目前，由于有機(jī)磷化合物（organophosphates，OPs）越來越多的被使用，在民用和軍事領(lǐng)域中迫切地需要研究一種有效防護(hù)人體有機(jī)磷化合物中毒的方法。有機(jī)磷降解酶（organophosphorus hydrolase，OPH）已被廣泛用于進(jìn)行有機(jī)磷化合物的降解。但有機(jī)磷化合物通常漂浮在空氣中與水蒸氣和塵埃等結(jié)合為有機(jī)磷氣溶膠顆粒。靜電紡絲納米纖維由于其高比表面積和孔隙率，可用于含有機(jī)磷農(nóng)藥的溶膠顆粒的過濾。但單獨使用有機(jī)磷降解酶或

2、納米纖維很難達(dá)到有效防護(hù)人體有機(jī)磷中毒的目的。本論文用Nanospider靜電紡絲制備聚酰胺-66（尼龍-66，PA-66）納米纖維膜載體，并將有機(jī)磷降解酶固定在納米纖維膜上制備雙功能酶膜，搭建實際應(yīng)用模型體系，實現(xiàn)酶膜對有機(jī)磷農(nóng)藥的過濾-降解雙功能。具體研究內(nèi)容包括如下三部分：
　?。?）Nanospider靜電紡絲法制備PA-66納米纖維膜，經(jīng)過優(yōu)化確定如下的制備條件：質(zhì)量比為1:2的甲酸與乙酸為溶劑，PA-66的濃度為14％

3、（w/w）；電紡裝置電極間電壓80kV，電極間距為170 cm，電極轉(zhuǎn)速8 r/min。在該條件下，可以制備出直徑在250-300 nm、形貌均一的PA-66納米纖維膜。靜電紡絲時間2-8 min纖維膜厚為15-70m，纖維膜孔徑比較均一，孔徑大小95 nm，經(jīng)TSI-8130檢測對0.3?m NaCl氣溶膠的過濾效率均高于99%，具有良好的過濾效率。
　?。?）以制備的PA-66納米纖維膜為載體固定化OPH，制備雙功能PA-66

4、納米纖維酶膜。OPH的蛋白含量309.7g/mL，分子量45kD，游離酶的酶活力為0.24 U/mg。將PA-66納米纖維膜放在3mol/L的HCl溶液中進(jìn)行活化處理2 h，PA-66膜清洗晾干加入0.5%（v/v）的戊二醛和25%（v/v）的酶溶液進(jìn)行交聯(lián)固定化3h，得到固定化納米纖維酶膜。20m厚的固定化酶膜OPH負(fù)載量16.5g/mg，比酶活力41U/g，酶活力回收率53.25%，底物降解效率40%，酶膜過濾效率高于99%。雙功能

5、酶膜在固定化前后接觸角由92.59o下降到69.82o，機(jī)械拉斷力由3 MPa增大到3.5MPa。60oC水浴中儲存24h，固定化OPH剩余相對酶活35%；固定化OPH在25oC儲藏30d剩余相對酶活力40%；雙功能酶膜在重復(fù)使用10次時剩余相對酶活力37%；在二甲苯/乙醇溶劑中孵化24h時剩余相對酶活70%，表現(xiàn)出良好的熱穩(wěn)定性、儲存穩(wěn)定性、重復(fù)使用性及耐溶劑穩(wěn)定性。
　?。?）將改性PA-66納米纖維膜與PA-66納米纖維膜固

6、定化方法及效果進(jìn)行比較，改性PA-66納米纖維膜具有更好的OPH固定化效果且固定化方法簡單，并且與pp無紡布復(fù)合后的雙層膜進(jìn)行干法固定化OPH，帶pp無紡布的改性雙功能酶膜具有較好的機(jī)械性能強(qiáng)度、親疏水性、透氣性和呼吸阻力；通過 TSI-8130過濾性能檢測，其過濾效率高達(dá)99.9%。構(gòu)建實際應(yīng)用體系模型，實際研究體系壓降-20 KPa，濃縮酶濃度1100?g/mL，底物甲基對硫磷（MP）濃度0.1 mg/mL，反應(yīng)體系滲透時間為14