[發(fā)明專利]一種多臂磁性氧化石墨烯復(fù)合微球及其制備方法和應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810126114.9
• 申請(qǐng)日: 2018-02-08
• 公開（公告）號(hào): CN108424905A
• 公開（公告）日: 2018-08-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅鵬;韓娟;王赟;王麗;李春梅;倪良;張文莉;董劍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號(hào): C12N11/08
• 分類號(hào): C12N11/08;C12N11/14;C12N9/42;B01J13/02;C01B32/198;C12P19/14;C12P19/02
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本發(fā)明屬于納米材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種多臂磁性氧化石墨烯復(fù)合微球及其制備方法和應(yīng)用；本發(fā)明基于GO@Fe₃O₄和4arm?PEG?NH₂通過共價(jià)結(jié)合的方式制備得到GO@Fe₃O₄@4arm?PEG?NH₂，然后將一定量的GO@Fe₃O₄@4?arm?PEG?NH₂溶解在檸檬酸鹽緩沖液中，再將戊二醛加入到上述溶液中，活化反應(yīng)一定時(shí)間；將所得產(chǎn)物用檸檬酸鹽緩沖液洗滌后真空干燥，得到本發(fā)明所需要的材料；本發(fā)明所得材料具有超順磁性，應(yīng)用于固定化纖維素酶的固載量提高到575 mg/g，得到的固定化酶具有耐高溫、貯藏能力強(qiáng)、可重復(fù)利用性高的優(yōu)勢。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于納米材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種多臂磁性氧化石墨烯復(fù)合微球及其制備方法和應(yīng)用；具體涉及一種納米材料GO@Fe₃O₄@4arm-PEG-NH₂的制備方法和固定化纖維素酶的應(yīng)用。

背景技術(shù)

纖維素是最豐富的可再生和可生物降解的大分子聚合物，其已被廣泛應(yīng)用到各個(gè)行業(yè)中。自然界里的纖維年產(chǎn)量預(yù)計(jì)為10¹¹–10¹²噸，雖然有如此多的纖維素來源，但是人們對(duì)于這種生物質(zhì)資源的利用不是很高，在許多發(fā)展中國家大約都是以燃燒的形式用來煮飯或是取暖，這極大的浪費(fèi)資源又破壞了環(huán)境。纖維素酶作為復(fù)合酶可以協(xié)同地降解纖維素，因而它被廣泛地應(yīng)用在食品工業(yè)、造紙工業(yè)以及生物能源中，其中利用纖維素酶水解木質(zhì)纖維等纖維素原料是非常關(guān)鍵的一步。但是游離纖維素酶在實(shí)際的應(yīng)用中卻受到不少的限制，如低水平的纖維素酶生產(chǎn)技術(shù)、高額的生產(chǎn)費(fèi)用和低的生物活性。而固定化酶比自由酶有著更高的穩(wěn)定性和復(fù)用性，因此可以大大降低纖維素酶在實(shí)際應(yīng)用中的費(fèi)用消耗。

近年，納米材料已被廣泛的應(yīng)用于固定化酶的載體，如磁性納米顆粒、碳納米管、納米纖維和納米硅等，根據(jù)載體在水中的溶解性，纖維素酶固定化載體分為可溶性載體,不可溶性載體和可溶性-不可溶性載體3大類。利用可溶性載體固定纖維素酶，存在回收麻煩這一致命缺陷；對(duì)于不可溶性的載體，如納米顆粒，具有分散性好的優(yōu)勢，但納米顆粒固定化酶尺寸過小，不易回收；通過溶液pH值、溫度、離子強(qiáng)度等可逆地改變其溶解性的可溶性-不可溶性載體，存在固定效率低下與固定過程繁瑣等缺點(diǎn)，以及在反復(fù)沉淀-溶解過程中就存在酶脫落嚴(yán)重這一現(xiàn)象。酶的固定化方式主要包括吸附固定化法、共價(jià)結(jié)合固定化法、包埋固定化法和交聯(lián)固定化法，吸附固定化法的吸附作用較弱，固定化的酶可能在高離子濃度、強(qiáng)pH等溶液體系環(huán)境中泄露出去；共價(jià)結(jié)合形成的固定化酶非常牢固，但共價(jià)固定化的操作復(fù)雜，而且容易引起酶化學(xué)結(jié)構(gòu)的改變，導(dǎo)致性能及應(yīng)用的改變；酶的包埋是通過交聯(lián)或凝膠化等方法將酶限制于某種載體中，酶分子既可以物理包埋于載體中也可以共價(jià)結(jié)合于載體中，但是包埋法不適于那些底物或產(chǎn)物分子很大的酶類的固定化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服目前游離的纖維素酶固定化量較低，合成的固定化酶活性較差等不足之處，從而合成多臂磁性氧化石墨烯復(fù)合微球固定化纖維素酶。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明提供一種新型的多臂磁性氧化石墨烯復(fù)合微球，所述微球是基于GO@Fe₃O₄和4arm-PEG-NH₂通過共價(jià)結(jié)合的方式得到，具有超順磁性，為復(fù)合樹枝狀聚合物。

本發(fā)明還提供一種新型多臂磁性氧化石墨烯復(fù)合微球的制備方法，具體步驟如下：

（1）氧化石墨烯（GO）的制備：