[發(fā)明專利]酶@ZIF?8@Fe3O4磁性納米酶反應(yīng)器及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710369121.7
• 申請日: 2017-05-23
• 公開（公告）號: CN107267494A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔣育澄;宋藝超;胡滿成;李淑妮;翟全國
• 申請（專利權(quán)）人: 陜西師范大學(xué)
• 主分類號: C12N11/14
• 分類號: C12N11/14;C12N11/02
• 代理公司: 西安永生專利代理有限責(zé)任公司61201
• 代理人: 申忠才

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于酶的固定化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種易于分離的磁性納米酶反應(yīng)器酶@ZIF-8@Fe₃O₄及其制備方法。

背景技術(shù)

酶催化反應(yīng)由于具有條件溫和、高效定向、環(huán)境友好等特點(diǎn)，如今已被廣泛應(yīng)用于有機(jī)合成、藥物制備等領(lǐng)域，被視為化學(xué)品綠色合成的重要手段，對實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略具有重要意義。酶是由氨基酸組成的蛋白質(zhì)，具有四級空間結(jié)構(gòu)，它的高級結(jié)構(gòu)對環(huán)境非常敏感，許多外界因素如物理因素(溫度、壓力)、化學(xué)因素(氧化還原、有機(jī)溶劑、pH、離子強(qiáng)度、金屬離子)和生物因素(酶的修飾、酶降解)都會對酶的活性有比較大的影響。酶即使在最適條件下進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)速度也會隨反應(yīng)時間的延長而有所下降，并且游離酶在參與反應(yīng)后，很難回收再利用，增加了反應(yīng)成本。酶的這些劣勢可以通過酶的固定化來改善，從而增加其操作穩(wěn)定性。

金屬-有機(jī)骨架材料(Metal-Organic Frameworks，簡稱MOFs)，又稱為無機(jī)-有機(jī)雜化材料，是指由金屬中心與多齒有機(jī)配體間自組裝形成的具有一維、二維或三維超分子微孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的晶態(tài)多孔材料。MOFs材料具有良好的孔結(jié)構(gòu)、孔道分布均勻、比表面積大、高穩(wěn)定性并且結(jié)構(gòu)和功能具有可調(diào)性等特點(diǎn)，因此在氣體吸附和分離、化學(xué)催化、藥物傳遞及釋放、蛋白質(zhì)固定化等領(lǐng)域有非常廣泛的運(yùn)用。將MOFs材料用作酶的固定化載體，在酶的使用過程中可以較大限度的避免酶的泄露，提高其操作穩(wěn)定性和重復(fù)使用性。這是因為MOFs材料合適的孔尺寸，完美的形貌和一些表面修飾的基團(tuán)有利于酶的固定化。以MOFs材料微平臺設(shè)計合成固定化酶反應(yīng)器是一個較新的研究領(lǐng)域，通過改變構(gòu)筑MOFs材料過程中的有機(jī)配體類型，可以構(gòu)筑出不同孔徑大小以及表面帶有不同修飾基團(tuán)的MOFs材料用于酶的固定化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種易于分離的酶@ZIF-8@Fe₃O₄磁性納米酶反應(yīng)器，以及該反應(yīng)器的制備方法。

解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：該磁性納米酶反應(yīng)器是以檸檬酸修飾的Fe₃O₄磁性納米粒子為核，在其表面包覆一層ZIF-8外殼，形成ZIF-8@Fe₃O₄核殼結(jié)構(gòu)，然后將酶固定在載體上，其中所述的酶為氯過氧化物酶、辣根過氧化物酶、細(xì)胞色素C中的任意一種，檸檬酸修飾的Fe₃O₄磁性納米粒子的粒徑為250～300nm，其表面包覆的固載酶的ZIF-8外殼的厚度為50～80nm。

本發(fā)明酶@ZIF-8@Fe₃O₄磁性納米酶反應(yīng)器的制備方法由下述步驟組成：

1、檸檬酸修飾Fe₃O₄磁性納米粒子

將磁性Fe₃O₄粉末均勻分散于超純水中，然后加入1～3mol/L的檸檬酸水溶液，在N₂保護(hù)下80～100℃攪拌60～120分鐘，冷卻至室溫，用磁鐵分離產(chǎn)物后用純水洗滌，真空干燥，得到檸檬酸修飾的Fe₃O₄磁性納米粒子。

2、制備酶@ZIF-8@Fe₃O₄磁性納米酶反應(yīng)器

將檸檬酸修飾的Fe₃O₄磁性納米粒子均勻分散于乙醇水溶液，再加入Zn(NO₃)₂、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37％的HCl水溶液、2-甲基咪唑、聚乙烯吡咯烷酮、酶，常溫攪拌10～20分鐘，用磁鐵分離產(chǎn)物后，依次用乙醇和超純水洗滌，真空干燥，得到酶@ZIF-8@Fe₃O₄磁性納米酶反應(yīng)器。

上步驟1中，優(yōu)選磁性Fe₃O₄粉末與檸檬酸的摩爾比為1:(2～3)，進(jìn)一步優(yōu)選在N₂保護(hù)下90℃攪拌90分鐘。