[發(fā)明專(zhuān)利]聚多巴胺修飾的鈷多級(jí)孔材料負(fù)載辣根過(guò)氧化物酶納米反應(yīng)器及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010318256.2
• 申請(qǐng)日: 2020-04-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111484990B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣育澄;劉嘉琳;胡滿成;李淑妮;翟全國(guó)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 陜西師范大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C12N11/14
• 分類(lèi)號(hào): C12N11/14;C12N11/089;C02F3/34;C02F101/34
• 代理公司: 西安永生專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 61201
• 代理人: 高雪霞

本發(fā)明公開(kāi)了一種聚多巴胺修飾的鈷多級(jí)孔材料負(fù)載辣根過(guò)氧化物酶納米反應(yīng)器及其應(yīng)用。該酶反應(yīng)器是將Co?MOF在空氣或氮?dú)庵徐褵玫降腃osubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;或Co/C多級(jí)孔材料用聚多巴胺修飾后作為載體負(fù)載辣根過(guò)氧化物酶(HRP)制備而成。本發(fā)明載體同時(shí)具有微孔和介孔的多級(jí)孔特征，通過(guò)孔徑的精準(zhǔn)調(diào)控使介孔孔徑保持在8～12nm，可實(shí)現(xiàn)HRP的單分子陣列捕集，并為生物催化過(guò)程中酶分子的扭動(dòng)、翻轉(zhuǎn)留有一定的空間；介孔周?chē)懿嫉奈⒖卓筛患孜镆詼p小擴(kuò)散阻力；聚多巴胺不影響多級(jí)孔的性能，可提高材料的生物相容性及與酶分子結(jié)合的能力。該酶納米反應(yīng)器具有很高的催化活性、熱穩(wěn)定性及重復(fù)使用性，用于苯酚降解，重復(fù)使用25次后可保持66.1％的催化活性，15min內(nèi)降解率近100％。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于酶的固定化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種以聚多巴胺仿生膜表面功能化修飾的多級(jí)孔Co₃O₄或Co/C為載體，負(fù)載辣根過(guò)氧化物酶的納米反應(yīng)器及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

游離酶作為一種高效、綠色的生物催化劑，因其具有特異性好、催化效率高、反應(yīng)條件溫和等優(yōu)點(diǎn)，而被廣泛應(yīng)用于合成化學(xué)、食品加工、制藥、廢水處理等領(lǐng)域。然而，由于游離酶在實(shí)際應(yīng)用中存在操作穩(wěn)定性較差，在極端條件下容易失活，不能重復(fù)使用和回收等缺點(diǎn)，將游離酶負(fù)載到固相載體中構(gòu)筑負(fù)載型生物酶納米反應(yīng)器被認(rèn)為是提升酶的穩(wěn)定性的最有效途徑之一。

聚多巴胺(PDA)是一種具有獨(dú)特表面修飾功能的黏合性聚合物，其幾乎可以對(duì)任何化學(xué)材料進(jìn)行表面修飾，表面采用聚多巴胺仿生膜功能化修飾的核殼材料具有良好的水熱穩(wěn)定性和生物相容性。

辣根過(guò)氧化物酶(HRP)是一種含有鐵卟啉輔基的糖蛋白復(fù)合酶，是當(dāng)前研究最廣泛的一種過(guò)氧化物酶。在過(guò)氧化氫存在的情況下，辣根過(guò)氧化物酶能夠催化氧化多種化合物，特別是含有大π共軛體系的物質(zhì)，如酚類(lèi)、芳香類(lèi)、苯胺類(lèi)、吲哚等化合物。其比活性高，穩(wěn)定，分子量小，純酶容易制備，廣泛分布于植物界，辣根中含量高。

金屬-有機(jī)骨架(Metal-Organic?Frameworks，簡(jiǎn)稱(chēng)MOFs)材料，是由無(wú)機(jī)金屬中心(金屬離子或團(tuán)簇)與有機(jī)配體自組裝形成的具有周期性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的晶態(tài)多孔材料。由于作為載體的MOFs材料具有大的比表面積以及孔徑分布的均一穩(wěn)定性等優(yōu)良特性，因此MOFs材料負(fù)載酶作為一類(lèi)新型的固體催化劑，在生物醫(yī)學(xué)、生物催化、新材料制備、化工生產(chǎn)等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。現(xiàn)有的MOFs材料負(fù)載酶的制備方法主要包括吸附法、包埋法、共價(jià)固定法、共沉淀法四種?；贛OF前驅(qū)體煅燒制備多孔納米材料方法簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)化率高，所制備的多孔材料不僅具有MOF自身的優(yōu)勢(shì)，還具有可調(diào)的孔隙結(jié)構(gòu)、良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)良特性，可以成為理想的負(fù)載酶載體，但由于熱分解MOFs制備多孔材料以及采用多孔材料進(jìn)行酶的負(fù)載操作過(guò)程復(fù)雜不易控制，這些缺點(diǎn)極大地限制了MOFs材料作為模板制備多孔材料的大規(guī)模應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種催化活性高、熱穩(wěn)定性及重復(fù)使用性好的聚多巴胺仿生膜表面功能化修飾的鈷多級(jí)孔材料負(fù)載辣根過(guò)氧化物酶納米反應(yīng)器，并為該酶納米反應(yīng)器提供新的應(yīng)用。

針對(duì)上述目的，本發(fā)明所采用的酶納米反應(yīng)器是以聚多巴胺仿生膜表面功能化修飾的介孔孔徑為8～12nm的Co₃O₄多級(jí)孔材料或聚多巴胺仿生膜表面功能化修飾的介孔孔徑為8～12nm的Co/C多級(jí)孔材料作為載體，通過(guò)靜電作用、共價(jià)相互作用負(fù)載辣根過(guò)氧化物酶得到。

本發(fā)明酶納米反應(yīng)器中，載體與辣根過(guò)氧化物酶的質(zhì)量比為1:0.1～0.2。

上述的介孔孔徑為8～12nm的Co₃O₄多級(jí)孔材料是將Co-MOF在500℃空氣氣氛中焙燒2h后得到。

上述的介孔孔徑為8～12nm的Co/C多級(jí)孔材料是將Co-MOF在600℃氮?dú)鈿夥罩斜簾?h后得到。