[發(fā)明專利]基于紅細(xì)胞載體的fish-in-net固定化酶

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810051591.X
• 申請(qǐng)日: 2008-12-15
• 公開（公告）號(hào): CN101429506A
• 公開（公告）日: 2009-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂明;李正強(qiáng);呂博群;吳卓夫;劉佳音
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): C12N11/16
• 分類號(hào): C12N11/16;C12N11/14
• 代理公司: 長(zhǎng)春吉大專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 張景林;劉喜生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無(wú)機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)和生物化學(xué)領(lǐng)域，特別涉及到具有高活性、高穩(wěn)定性的生物/無(wú)機(jī)催化反應(yīng)器——基于紅細(xì)胞載體的fish-in-net固定化酶，反應(yīng)器的催化核心是利用紅細(xì)胞包封的生物催化材料，是“fish-in-net”制備方法的延伸和拓展。

背景技術(shù)

生物催化材料同其它催化材料相比具有高效性、高專一性及反應(yīng)條件溫和的優(yōu)點(diǎn)，上述優(yōu)點(diǎn)使得生物催化材料在生產(chǎn)生活中有著廣泛的應(yīng)用需求；但是同其它催化材料相比，生物催化材料同時(shí)還具有機(jī)械強(qiáng)度差，易于受環(huán)境因素作用而失去催化活性的缺點(diǎn)，并且由于生物催化材料往往在反應(yīng)體系中難于同反應(yīng)產(chǎn)物分離，而催化材料和反應(yīng)產(chǎn)物的分離也同時(shí)提高了生產(chǎn)的成本，如果不進(jìn)行分離將就造成生物催化材料對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物的污染，同時(shí)由于生物催化材料價(jià)格較高，如果不進(jìn)行催化材料和產(chǎn)物的分離也將提高產(chǎn)品的成本。

為解決生物催化材料成本較高的問(wèn)題，基因工程手段已經(jīng)得到大量的應(yīng)用，大量的工程所需催化材料已經(jīng)通過(guò)基因工程的手段在原核及真核菌內(nèi)得到表達(dá)，隨著這些研究的進(jìn)行，生物催化材料的自身價(jià)格得以大幅度下降，使其應(yīng)用成為可能。

為解決生物催化材料的機(jī)械強(qiáng)度差、易于失活、難于同反應(yīng)體系分離的問(wèn)題，固定化酶技術(shù)得以發(fā)展。傳統(tǒng)的固定化酶手段包括吸附、共價(jià)交聯(lián)、溶膠—凝膠包埋，它們都具有一定的應(yīng)用局限，例如：1)吸附法，在使用通過(guò)吸附方法固定的生物催化材料時(shí)，不可避免的遇到生物催化材料從固定化介質(zhì)上逃逸的現(xiàn)象，這將降低固定化材料的重復(fù)利用率及使得催化流程不穩(wěn)定；2)共價(jià)交聯(lián)，通過(guò)共價(jià)交聯(lián)方法固定化生物催化材料時(shí)，生物催化材料的結(jié)構(gòu)和功能將受到交聯(lián)材料的影響，從而無(wú)法保持原有的催化活性；3)溶膠—凝膠包埋，這種方法固定的生物催化材料的穩(wěn)定性較差，易于產(chǎn)生縮塌從而限制催化反應(yīng)的底物和產(chǎn)物的傳質(zhì)運(yùn)輸，這一缺點(diǎn)限制了其適用范圍?；谏鲜鰡?wèn)題，本組通過(guò)200510017112.9這一技術(shù)及其相應(yīng)的納米反應(yīng)器，我們較好的解決了生物催化材料的逃逸、底物/產(chǎn)物的傳質(zhì)、生物催化材料的穩(wěn)定性等生物催化材料應(yīng)用所面臨的關(guān)鍵問(wèn)題。

但是，在上述方法中依然存在這一點(diǎn)不足，即生物催化材料在固定化進(jìn)程中的活性的保護(hù)，這一點(diǎn)是多數(shù)固定化酶技術(shù)所難于面對(duì)和解決的，本專利針對(duì)固定化進(jìn)程中生物催化材料的活性的保護(hù)構(gòu)建了具有較為廣泛適用性的技術(shù)方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，利用基于紅細(xì)胞載體技術(shù)的“fish-in-net”的包埋技術(shù)制備固定化生物催化劑——基于紅細(xì)胞載體的fish-in-net固定化酶，此生物催化劑的特點(diǎn)是在通過(guò)低滲析技術(shù)制備紅細(xì)胞載體，通過(guò)物質(zhì)擴(kuò)散將目地生物催化材料封裝到紅細(xì)胞載體中，利用我們?cè)?jīng)申請(qǐng)的專利200510017112.9所闡述的技術(shù)方法，在紅細(xì)胞表面覆蓋上具有孔道結(jié)構(gòu)的無(wú)機(jī)外殼，隨反應(yīng)體系的需求保存或使用溫和變性劑去除紅細(xì)胞膜，從而形成以生物催化材料為催化核心，外殼為含孔道的無(wú)機(jī)材料的反應(yīng)器，該反應(yīng)器適合工業(yè)生產(chǎn)和應(yīng)用。

以紅細(xì)胞作為生物催化材料的包封材料，通過(guò)調(diào)節(jié)滲透壓的辦法誘導(dǎo)紅細(xì)胞的細(xì)胞膜出現(xiàn)20nm—50nm直徑的裂隙，使紅細(xì)胞內(nèi)的血紅蛋白從細(xì)胞中擴(kuò)散出來(lái)；離心去除上清液中的血紅蛋白，收集紅細(xì)胞體；在紅細(xì)胞體所處的低滲液中加入具有目地催化能力的生物材料；通過(guò)調(diào)節(jié)鹽離子濃度的方法，提升低滲液的滲透壓至生理?xiàng)l件，實(shí)現(xiàn)紅細(xì)胞的重新封裝。

本方法在制備包封后紅細(xì)胞以后，將此紅細(xì)胞置于按照我們以前申請(qǐng)200510017112.9專利所述的硅凝膠體系中，誘導(dǎo)無(wú)機(jī)微孔籠結(jié)構(gòu)的合成。

方法中使用的紅細(xì)胞可以是來(lái)自豬、牛、羊、狗等大型哺乳動(dòng)物，也可以是來(lái)自雞、鴨、鵝等禽類屠宰后的血液。