[發明專利]漆酶天然介體固定化磁性納米粒子及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201811058692.X
• 申請日: 2018-09-11
• 公開（公告）號: CN109234258B
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發明（設計）人: 黃娟;楊赟;張坤;王耀坤;劉友勛
• 申請（專利權）人: 新鄉醫學院
• 主分類號: C12N9/96
• 分類號: C12N9/96;H01F41/00;H01F1/00;C02F3/34
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王文君;陳征

本發明提供了一種漆酶天然介體固定化磁性納米粒子及其制備方法和應用。該漆酶天然介體固定化磁性納米粒子的制備方法，包括如下步驟：將表面氨基化的磁性納米粒子與帶有羧基的漆酶天然介體進行酰胺化反應。本發明首次將漆酶的天然介體有效地固定于磁性納米載體上并表現出高活性，該天然介體修飾磁性納米粒子制備工藝簡單、成本低廉。本發明得到的漆酶天然介體修飾的磁納米粒子可以有效地作為漆酶介體使用，可以重復使用達8次以上。

技術領域

本發明涉及環境治理技術領域，更具體地，涉及一種漆酶天然介體固定化磁性納米粒子及其制備方法和應用。

背景技術

漆酶(EC 1.10.3.2，苯二酚氧化酶)是一種氧化酶，有很廣泛底物范圍，在許多工業和生物技術中得到應用，是一類非常重要的酶。研究報道表明，在單獨應用漆酶時，其對氧化還原電位較高的底物，不能夠發生完全的催化作用。但是，在加入一些被稱為漆酶介體的小分子物質后，如1-羥基苯并三唑(HBT)、2,2-聯氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二銨鹽(ABTS)、芥子酸、阿魏酸、4-羥基肉桂酸、丁香醛等，能夠顯著促進漆酶對非酚類或非酶類底物的催化作用。這些介體作為電子載體，能使電子在酶和非酚類底物之間轉移。漆酶介體的發現，進一步促進了漆酶的廣泛使用，在漆酶-介體系統在造紙工業、有機合成、生物傳感器和環境處理等多個領域有廣泛應用。目前，使用較多的漆酶介體都屬于人工合成，但這些合成介體的使用存在一些問題：其一，其具有一定的毒性，使用后廢棄會造成環境污染；其二，這些介體的活化后會反作用于漆酶蛋白的氨基酸從而使漆酶活性降低或失活；其三，人工和成的介體成本高，導致漆酶介體系統在實際應用中成本高，難以推廣應用。部分研究者考慮用漆酶的天然介體代替合成介體，因為天然介體本身是一種漆酶底物，且能夠穩定漆酶構象，保持漆酶的高活性，更重要的是天然介體對環境無毒性。但天然介體使用后，也存在隨著廢液流失難以回收，不能根本地解決漆酶介體在應用中的成本問題。

將磁性納米材料應用于各種小分子和生物大分子的固定化已經成為研究的熱點。由于磁性納米載體材料本身具備的磁響應和粒子表面積大、粒徑小的特點，給固定化的分子帶來了優勢，如易分離、不易被反應環境中的酸堿等腐蝕、穩定性強、回收率高、成本低等。目前為止，將漆酶固定化和合成介體固定化均有相關的研究報道，但還沒有發現將漆酶天然介體固定化的報道。

在染料生產和紡織的過程中會使用到大量的染料，而很多染料具有良好的水溶性，生產過程和洗滌過程中產生的染料廢水，對于水體會造成明顯的污染。大部分染料具有一定的毒性，難以被環境吸收和生物降解，影響水生生物的生存和人體健康，造成嚴重的環境污染問題，因此當今面臨的一個重大環境污染問題是如何除去污水中的染料。尋找高效且低成本的除去工業廢水中染料的方法是一個重大的挑戰，現已應用的方法有吸附、混凝、生物降解、化學降解和光降解等，但這些方法普遍存在效率低和成本高等缺陷。生物降解技術，尤其是生物催化技術，作為一種新興的處理方法，具有能耗低、易操作、降解效率高等優點，是一項前景廣闊的處理技術。采用磁性納米為載體固定漆酶天然介體能夠明顯提高漆酶的穩定性和介體重復利用率，從而降低介體使用成本，在含染料污水處理領域中具有廣泛的應用前景。

發明內容

本發明的第一目的在于提供一種漆酶天然介體固定化磁性納米粒子的制備方法。該制備方法包括如下步驟：將表面氨基化的磁性納米粒子與帶有羧基的漆酶天然介體進行酰胺化反應。

本發明擬通過對表面氨基化的磁性納米粒子與帶有羧基的漆酶天然介體進行酰胺化反應，利用羧基和氨基反應生成穩定的酰胺鍵，從而使帶有羧基的漆酶天然介體能共價連接到磁性納米粒子上，該方法可以將漆酶天然介體有效地固定在磁性納米載體上，得到的漆酶天然介體固定化磁性納米粒子具有很高的活性。

在本發明一個優選實施方式中，所述磁性納米粒子為磁性四氧化三鐵納米粒子、磁性鐵酸鋅納米粒子或磁性鐵酸錳納米粒子；優選為磁性四氧化三鐵納米粒子。