静电纺丝技术用于酶固定化的研究
固定化酶是将酶固定在载体上，从而提高酶在催化反应中的稳定性和利用率。目前有多种方法用于酶的固定化，其中用静电纺丝制备的纤维薄膜孔隙率高，比表面积大，成为固定化酶的良好载体。但是酶的固定化过程通常会降低酶的活性，有文献报道，用β-环糊精对酶进行修饰之后能够提升酶的活性，而且环糊精和金刚烷之间存在主客体相互作用，因此本文用金刚烷修饰的壳聚糖与环糊精修饰的酶制备纺丝纤维薄膜，利用两者之间的超分子自组装实现酶的固定化，增强载体的强度，提高酶的催化活性。 本文利用EDC和NHS活化金刚烷酸，从而将金刚烷接枝到壳聚糖氨基上，红外光谱和核磁检测发现壳聚糖上金刚烷的接枝率约为1.7％。单组分改性壳聚糖难以制备纺丝纤维，因此将改性壳聚糖、聚乙烯醇和聚环氧乙烷混纺制备混合材料的纳米纤维薄膜。静电纺丝操作参数优化后，混纺的最优操作参数是壳聚糖∶聚乙烯醇∶聚氧化乙烯的质量比为5∶4∶1，电压为18kV，溶液的推注速度为0.2mm/min，接收距离为21cm。该条件下制备的纳米纤维薄膜的纤维均匀，纤维直径约370nm，而且具有良好的亲水性。 进一步的，本文用羧基活化后的β-环糊精分别修饰木聚糖酶、辣根过氧化物酶以及葡萄糖氧化酶，并利用上述静电纺丝条件对酶进行固定化。激光共聚焦结果显示，异硫氰酸荧光色素(FITC)标记的三种酶分子都能在纤维上均匀固定，具有良好的固定效果。之后，本文对三种酶的催化活性进行比较，发现β-环糊精修饰酶的活性相对游离酶都得到了提升，木聚糖酶、辣根过氧化物酶以及葡萄糖氧化酶的活性分别提升了35％、15以及7％左右;固定化后酶的稳定性也得到了提升，在经过7-8次重复催化反应后，固定化酶的催化活性仍能够保持初始活性的50％左右。 综上，本文利用环糊精和金刚烷间的主客体相互作用，用β-环糊精修饰酶与金刚烷修饰壳聚糖制备静电纺丝纤维薄膜，实现了多种酶的固定化，提高了酶的催化活性和稳定性。该固定化酶方法操作简单，普适性强，具有很好的发展潜力。
酶固定化;静电纺丝;壳聚糖;β-环糊精;自组装
北京化工大学
硕士
生物工程
曹辉;都红芳
2021
中文
Q814.2
2021-09-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）