層層自組裝聚電解質(zhì)膜及雜化微囊固定化酶的研究.pdf

1、層層自組裝(LbL)法操作簡(jiǎn)單、條件溫和,且制備的LbL膜具有一定的機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性等特點(diǎn),因此在分離、催化和藥物控制釋放等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。本文為了利用更加簡(jiǎn)便、有效的方法進(jìn)行酶固定化并為酶分子提供適宜的物理化學(xué)微環(huán)境,采用LbL法構(gòu)筑出功能薄膜載體,同時(shí)結(jié)合仿生礦化法制備出模擬硅藻細(xì)胞的細(xì)胞膜(高分子)-細(xì)胞壁(無(wú)機(jī))結(jié)構(gòu)的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化微囊載體,進(jìn)而用于α-葡萄糖轉(zhuǎn)苷酶和過(guò)氧化氫酶的固定化研究。
　　本文的研究?jī)?nèi)容主

2、要包括以下幾個(gè)方面:
　　(1)采用LbL法以聚陽(yáng)離子電解質(zhì)聚(二烯丙基二甲基氯化銨)(PDDA)和操作條件下帶負(fù)電的α-葡萄糖轉(zhuǎn)苷酶(αG)為組裝單元在磺化聚醚砜(SPES)膜基上制備出SPES-PDDA-αG-PDDA酶膜。該過(guò)程實(shí)現(xiàn)了載體制備與酶固定化的同步進(jìn)行。優(yōu)化了SPES磺化度、酶固定化時(shí)間以及酶濃度等酶膜的制備條件,并研究了酶在組裝層上的位置(最外層SPES-PDDA-αG酶膜和中間層SPES-PDDA-αG-PDD

3、A酶膜)對(duì)酶泄露率、固定化酶活力及穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明,相比于游離酶,固定化酶的穩(wěn)定性明顯提高;且處在組裝中間層的酶具有較低的酶泄露率、較高的熱穩(wěn)定性和儲(chǔ)存穩(wěn)定性。在極端溫度70℃時(shí),游離αG僅剩余5％的相對(duì)酶活力,而固定化αG仍保持60%以上的相對(duì)酶活力。固定化αG儲(chǔ)存40天后仍可維持65%以上的初始酶活力,而游離αG僅剩余30%的初始酶活力。
　　(2)采用EDC/NHS化學(xué)法合成出多巴胺改性的海藻酸,進(jìn)而以多巴胺改性的海藻

4、酸(DA-Alg)和聚乙烯亞胺(PEI)為組裝單元在聚碳酸酯(PC)膜基上采用LbL法制備出(PEI/DA-Alg)n多層功能薄膜載體。利用膜層表面兒茶酚基團(tuán)與酶分子的共價(jià)結(jié)合作用固定化過(guò)氧化氫酶(CAT)。組裝單元DA-Alg使層與層之間不僅有靜電作用力,而且還有兒茶酚基團(tuán)引入的粘附作用力,從而提高了組裝層間的穩(wěn)定性。研究了石英片基底上PEI/DA-Alg在不同組裝條件(pH、NaCl鹽濃度和溫度等)下的膜厚度增長(zhǎng)趨勢(shì);在此基礎(chǔ)上,考

5、察了(PEI/DA-Alg)n多層功能薄膜載體固定化CAT的酶活力和穩(wěn)定性。結(jié)果表明,固定化CAT表現(xiàn)出較高的重復(fù)使用穩(wěn)定性和儲(chǔ)存穩(wěn)定性。固定化CAT在循環(huán)使用7次后仍然保持50%以上的初始酶活力。游離CAT儲(chǔ)存39天后僅剩余6%的初始酶活力,而固定化CAT仍可維持69%的初始酶活力。
　　(3)采用LbL與仿生硅化相結(jié)合的方法以DA-Alg和PEI為組裝單元制備出模擬硅藻細(xì)胞的細(xì)胞膜(高分子)-細(xì)胞壁(無(wú)機(jī))結(jié)構(gòu)的(PEI/DA

6、-Alg)n/PEI/Silica雜化微囊載體,進(jìn)而采用包埋法固定化CAT。雙功能高分子PEI一方面發(fā)揮了其成型功能,形成有機(jī)微囊;同時(shí)發(fā)揮了其誘導(dǎo)仿生硅化功能,在有機(jī)微囊最外層形成致密的氧化硅無(wú)機(jī)殼層。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)考察了微囊的機(jī)械穩(wěn)定性、固定化CAT的酶活力及穩(wěn)定性。PSS滲透壓實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,雜化微囊比有機(jī)微囊具有更高的機(jī)械穩(wěn)定性。酶活實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,相比于游離的CAT,包埋于微囊中的CAT的溫度、pH和儲(chǔ)存穩(wěn)定性均得到提高。特別地,包埋于