高活性大孔聚(甲基丙烯酸縮水甘油酯-三烯丙基異氰脲酸酯-乙二醇二甲基丙烯酸 酯)微球的制備、表征及其在解脂假絲酵母脂肪酶共價固定化中的應(yīng)用.pdf

1、大孔聚合物生產(chǎn)微球幾乎完全由傳統(tǒng)的懸浮聚合工藝完成,其特點是在干燥和溶脹狀態(tài)下多孔基質(zhì)不變。此類聚合物在色譜、離子交換、催化劑固定化載體、固相組合和平行合成以及分離純化中有廣泛的應(yīng)用。目前文獻報道比較多的此類共聚物為聚(甲基丙烯酸縮水甘油酯-乙二醇二甲基丙烯酸酯),其活性的環(huán)氧基團可以發(fā)生后續(xù)的修飾反應(yīng),從而鍵合不同的功能化配基。然而,這種共聚物的機械強度、化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性均不是很高。因此,本論文旨在合成一種新型的大孔聚(甲基丙烯酸

2、縮水甘油酯-三烯丙基異氰脲酸酯-乙二醇二甲基丙烯酸酯)共聚物,從而可以擴大介質(zhì)的應(yīng)用、彌補傳統(tǒng)介質(zhì)存在的不足。新的介質(zhì)由于在合成過程中引入三烯丙基異氰脲酸酯為交聯(lián)劑,其機械強度、耐熱性、耐風(fēng)化和水解能力大大提高。
　　 脂肪酶(lipase,EC3.1.1.3)是一種特殊的酯鍵水解酶,活力高、作用底物廣,已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于酯的水解、修飾、合成,生物柴油的合成以及手性藥物的動力學(xué)拆分等,是工業(yè)生產(chǎn)中重要的催化劑之一。另外,由于脂肪酶

3、環(huán)境友好、可以減少廢物排放,因此在合成催化過程中的應(yīng)用起著重要的作用。然而,脂肪酶的應(yīng)用方面仍然存在許多挑戰(zhàn)和不足,尤其是脂肪酶在生物體外的應(yīng)用。在外界苛刻的操作條件下,脂肪酶極易變性。提高脂肪酶穩(wěn)定性的一種解決辦法就是將脂肪酶進行固定化,提高脂肪酶的穩(wěn)定性、酶活力使用壽命,降低生產(chǎn)成本。另外,固定化脂肪酶的應(yīng)用可以減少酶的分離步驟,簡化過程,提高收率。因此,本文合成聚(甲基丙烯酸縮水甘油酯-三烯丙基異氰脲酸酯-乙二醇二甲基丙烯酸酯)微

4、球,用于脂肪酶的共價固定化。
　　 本論文研究工作主要包括三部分。第一部分通過自由基懸浮聚合反應(yīng)合成了一種新型的大孔聚(甲基丙烯酸縮水甘油酯-三烯丙基異氰脲酸酯-乙二醇二甲基丙烯酸酯)微球,微球粒徑大小可控,并對其物理化學(xué)性能進行了表征。實驗中利用元素分析法、傅里葉紅外光譜法和熱重分析法測定的聚合物微球的組成和性能。利用壓汞儀和BET吸附法研究了微球的孔容、平均孔徑、孔徑分布和比表面積,利用掃描電子顯微鏡觀察了微球的微觀形貌和內(nèi)

5、部結(jié)構(gòu)。掃描電子顯微鏡結(jié)果表明微球內(nèi)部呈現(xiàn)高度網(wǎng)絡(luò)狀的三維孔結(jié)構(gòu)分布。比較聚(甲基丙烯酸縮水甘油酯-三烯丙基異氰脲酸酯-乙二醇二甲基丙烯酸酯)和聚(甲基丙烯酸縮水甘油酯-乙二醇二甲基丙烯酸酯)兩種微球,發(fā)現(xiàn)前者的熱穩(wěn)定性和機械強度更高。微球表面的環(huán)氧活性基團可以用于后續(xù)的修飾,鍵合不同的功能基團,通用性強。
　　 第二部分系統(tǒng)地研究了交聯(lián)劑的濃度和致孔劑的用量對介質(zhì)平均孔徑、孔徑分布、比表面積和孔容的影響。實驗結(jié)果表明,合成過程

6、中致孔劑的用量、交聯(lián)劑的濃度以及功能單體和致孔劑的相比直接是影響介質(zhì)多孔性能的重要因素。當交聯(lián)為30％和40％,而稀釋劑為75％和100％時,合成的微球具有均勻的微觀形貌、機械強度和孔徑分布。
　　 最后一部分介紹了利用大孔聚(甲基丙烯酸縮水甘油酯-三烯丙基異氰脲酸酯-乙二醇二甲基丙烯酸酯)微球共價固定化解脂假絲酵母脂肪酶。微球的環(huán)氧乙烷基團首先與乙二胺反應(yīng)鍵合胺基,然后用戊二醛進一步活化胺基。最后,利用功能化的微球共價固定化脂