[發明專利]一種基于磁性人工細胞的溫度開關型催化劑

有效

• 申請號: 201310192079.8
• 申請日: 2013-05-22
• 公開（公告）號: CN103240120A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 代昭;劉霖;楊秋鳳
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: B01J31/06
• 分類號: B01J31/06;C07C215/76;C07C213/02
• 代理公司: 暫無信息
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技術領域

本發明涉及一種基于磁性人工細胞的溫度開關型催化劑，該催化劑不僅具有催化活性，且具有溫度開關性能和磁性能。

背景技術

人工細胞也稱為生物微膠囊，它是指用半透性薄膜固定了某些具有生物活性物質的微膠囊，由于半透性的微膠囊膜起到了細胞膜的作用，微膠囊的形態和功能酷似細胞，故稱之為“人工細胞”。加拿大McGill大學Chang首次提出人工細胞的概念，并運用具有半滲透性薄膜的微膠囊固定活體組織取得成功，從此開辟了人工細胞這一全新的研究領域。1980年加拿大多倫多大學的Lim和Sun發明了海藻酸-聚賴氨酸-海藻酸(Alginate-Polylysine-Alginate，APA)微膠囊，并用于包埋胰島細胞取得成功，標志著人工細胞的研究進入了一個新的階段。此后，醫學界開始嘗試以微膠囊作為基因重組細胞的免疫隔離和運載工具，利用重組細胞的代謝產物調節機體生理功能，治療相關疾病。傳統人工細胞的研究多用于組織工程與藥物負載領域，其外層人造細胞膜多為半透膜物質，起到對胞內外物質的過濾篩分作用。近年來，以聚(N-異丙基丙烯酰胺)為代表的溫敏性材料在生物醫學工程與仿生材料等領域受到了廣泛的重視，將其作為細胞膜用于制備人工細胞可以模仿生物細胞在某些場合的應激變化。

磁性材料修飾聚合物微球是一類很重要的功能性聚合物微球，可以廣泛的應用于醫學、藥學和催化領域。例如可以做成固體磁性催化劑用于液相體系內的合成反應，反應結束后，通過簡單的磁性分離即可將催化劑從反應體系中分離出來，且分離效率極高，不需要離心等輔助分離手段，且能耗極低。將納米級的貴重金屬粒子固載于磁性聚合物微球表面，不僅可應用貴重金屬粒子的高催化活性，避免這些金屬粒子的團聚，還可以提高反應結束后的分離與收集效率，降低反應成本。

因此，本專利所述仿生催化劑是使用磁性α-Fe₂O₃作為人工細胞的細胞核，在細胞核表面負載金納米粒子作為催化活性中心，以具備溫度敏感特性的聚(N-異丙基丙烯酰胺)為細胞膜，構筑了一種全新的催化劑，這種催化劑具有良好地溫度開關特性，即當溫度升高時，聚(N-異丙基丙烯酰胺)細胞膜將逐漸收縮，并封閉其內部孔道，使磁性細胞核表面的金納米粒子與反應體系無法接觸，催化過程被延緩；當溫度降低時，聚(N-異丙基丙烯酰胺)細胞膜逐漸膨脹，其內部孔道逐漸打開，細胞核表面的金納米粒子將與反應體系充分接觸，催化反應被加速。所述催化劑具有磁性，可在磁場作用下分離。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明所要解決的主要技術問題是通過提供具有溫度開關特性和催化活性的人工細胞作為催化劑的制備方法。這種方法采用在磁性α-Fe₂O₃為細胞核，在核表面負載金納米粒子作為催化活性中心，以溫度敏感材料聚(N-異丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)為外層細胞膜，采用刻蝕的方法得到人工細胞的內部空腔，使本發明所述催化劑同時具有溫度開關特性和催化活性。

(二)技術方案