新型金屬有機框架材料固載酶生物微反應器的設計及應用.pdf

1、固定化酶在保持酶高效催化的基礎上，實現(xiàn)了酶的重復回收利用。金屬有機框架材料(MOF)具有較高的孔隙率和比表面積，孔道化學性質可控等特點，作為固定化酶的載體具有巨大的應用潛力。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和超分子自組裝技術，合成了新型的金屬有機框架固載酶生物微反應器，實現(xiàn)了酶回收。
　　本文的主要工作如下:
　　(1)通過層層自組裝技術

2、，合成了新型的金屬有機框架-整體柱固載酶生物微反應器，實現(xiàn)胰蛋白酶的固載。在毛細管內制備聚甲基丙烯酸縮水甘油酯整體柱，使用1-(3-氨基丙基)咪唑對整體柱表面進行預處理后，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行沸石咪唑酯骨架結構材料（ZIF-8）的生長，經過紅外光譜、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偶聯(lián)法實現(xiàn)胰蛋白酶在金屬有機框架-整體柱雜化材料表面的固定化。

3、利用該微反應器對蛋白質進行水解，43s可得到較好的酶解效果。反相色譜和質譜結果顯示，對細胞色素C和牛血清蛋白進行水解后多肽片段序列覆蓋率分別為100％和52.5％。而且使用化學偶聯(lián)法制備的固載酶微反應器對細胞色素C進行酶解，重復使用10次后，細胞色素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)定性及重復使用性。
　　(3)通過超分子自組裝技術，設計合成了新型的金屬有機框架材料納米多酶催化體系，實現(xiàn)了對CO2的還

4、原。實驗首先合成了MIL-101，對MIL-101分別使用PEI50、PEI100、胱胺和己二胺進行氨基化修飾。在經過修飾的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行共固定。使用MIL-101對CO2進行吸附，催化反應過程中利用MIL-101釋放出來的CO2，碳酸酐酶捕獲后甲酸脫氫酶轉化成甲酸。四個不同的修飾體系中，產量最高的為使用PEI100修飾的體系，使用該體系反應2h產量可達23.86μ