新型金屬有機(jī)框架材料固載酶生物微反應(yīng)器的設(shè)計(jì)及應(yīng)用.pdf

1、固定化酶在保持酶高效催化的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了酶的重復(fù)回收利用。金屬有機(jī)框架材料(MOF)具有較高的孔隙率和比表面積，孔道化學(xué)性質(zhì)可控等特點(diǎn)，作為固定化酶的載體具有巨大的應(yīng)用潛力。但MOF材料的孔徑大小一般小于1nm，而酶的大小一般在3-5nm之間，因此不能直接固載。因此，本文分別通過層層自組裝技術(shù)和超分子自組裝技術(shù)，合成了新型的金屬有機(jī)框架固載酶生物微反應(yīng)器，實(shí)現(xiàn)了酶回收。
　　本文的主要工作如下:
　　(1)通過層層自組裝技術(shù)

2、，合成了新型的金屬有機(jī)框架-整體柱固載酶生物微反應(yīng)器，實(shí)現(xiàn)胰蛋白酶的固載。在毛細(xì)管內(nèi)制備聚甲基丙烯酸縮水甘油酯整體柱，使用1-(3-氨基丙基)咪唑?qū)φw柱表面進(jìn)行預(yù)處理后，利用2-甲基咪唑和Zn2+通過層層自組裝的方式在整體柱表面進(jìn)行沸石咪唑酯骨架結(jié)構(gòu)材料（ZIF-8）的生長，經(jīng)過紅外光譜、X射線晶體衍射等方法證明ZIF-8已成功生長。
　　(2)通過金屬螯合法以及化學(xué)偶聯(lián)法實(shí)現(xiàn)胰蛋白酶在金屬有機(jī)框架-整體柱雜化材料表面的固定化。

3、利用該微反應(yīng)器對蛋白質(zhì)進(jìn)行水解，43s可得到較好的酶解效果。反相色譜和質(zhì)譜結(jié)果顯示，對細(xì)胞色素C和牛血清蛋白進(jìn)行水解后多肽片段序列覆蓋率分別為100％和52.5％。而且使用化學(xué)偶聯(lián)法制備的固載酶微反應(yīng)器對細(xì)胞色素C進(jìn)行酶解，重復(fù)使用10次后，細(xì)胞色素C的酶解肽段的序列覆蓋率保持在90％以上，證明固載酶具有良好的穩(wěn)定性及重復(fù)使用性。
　　(3)通過超分子自組裝技術(shù)，設(shè)計(jì)合成了新型的金屬有機(jī)框架材料納米多酶催化體系，實(shí)現(xiàn)了對CO2的還

4、原。實(shí)驗(yàn)首先合成了MIL-101，對MIL-101分別使用PEI50、PEI100、胱胺和己二胺進(jìn)行氨基化修飾。在經(jīng)過修飾的MIL-101表面先后合成兩層HKUST-1，對碳酸酐酶、甲酸脫氫酶和谷氨酸脫氫酶進(jìn)行共固定。使用MIL-101對CO2進(jìn)行吸附，催化反應(yīng)過程中利用MIL-101釋放出來的CO2，碳酸酐酶捕獲后甲酸脫氫酶轉(zhuǎn)化成甲酸。四個不同的修飾體系中，產(chǎn)量最高的為使用PEI100修飾的體系，使用該體系反應(yīng)2h產(chǎn)量可達(dá)23.86μ