層層自組裝聚電解質膜及雜化微囊固定化酶的研究.pdf

1、層層自組裝(LbL)法操作簡單、條件溫和,且制備的LbL膜具有一定的機械強度和熱穩(wěn)定性等特點,因此在分離、催化和藥物控制釋放等領域具有潛在的應用價值。本文為了利用更加簡便、有效的方法進行酶固定化并為酶分子提供適宜的物理化學微環(huán)境,采用LbL法構筑出功能薄膜載體,同時結合仿生礦化法制備出模擬硅藻細胞的細胞膜(高分子)-細胞壁(無機)結構的有機-無機雜化微囊載體,進而用于α-葡萄糖轉苷酶和過氧化氫酶的固定化研究。
　　本文的研究內容主

2、要包括以下幾個方面:
　　(1)采用LbL法以聚陽離子電解質聚(二烯丙基二甲基氯化銨)(PDDA)和操作條件下帶負電的α-葡萄糖轉苷酶(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。該過程實現(xiàn)了載體制備與酶固定化的同步進行。優(yōu)化了SPES磺化度、酶固定化時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)對酶泄露率、固定化酶活力及穩(wěn)定性的影響。結果表明,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)定性和儲存穩(wěn)定性。在極端溫度70℃時,游離αG僅剩余5％的相對酶活力,而固定化αG仍保持60%以上的相對酶活力。固定化αG儲存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化學法合成出多巴胺改性的海藻酸,進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與酶分子的共價結合作用固定化過氧化氫酶(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)下的膜厚度增長趨勢;在此基礎上,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。結果表明,固定化CAT表現(xiàn)出較高的重復使用穩(wěn)定性和儲存穩(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與仿生硅化相結合的方法以DA-Alg和PEI為組裝單元制備出模擬硅藻細胞的細胞膜(高分子)-細胞壁(無機)結構的(PEI/DA

6、-Alg)n/PEI/Silica雜化微囊載體,進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,形成有機微囊;同時發(fā)揮了其誘導仿生硅化功能,在有機微囊最外層形成致密的氧化硅無機殼層。實驗系統(tǒng)考察了微囊的機械穩(wěn)定性、固定化CAT的酶活力及穩(wěn)定性。PSS滲透壓實驗結果表明,雜化微囊比有機微囊具有更高的機械穩(wěn)定性。酶活實驗結果表明,相比于游離的CAT,包埋于微囊中的CAT的溫度、pH和儲存穩(wěn)定性均得到提高。特別地,包埋于