四氧化三铁磁性纳米粒子类酶活性的研究
四氧化三铁磁性纳米粒子作为一种典型的纳米酶，具有合成成本低、易于批量生产、可重复使用、稳定性高、耐恶劣操作和存储条件稳定等优势，尽管四氧化三铁磁性纳米粒子(Fe3O4MNPs)的生物催化活性及其应用研究取得了很大进展，但其裂解活性的研究较少。本论文采用共沉淀法合成了四氧化三铁磁性纳米粒子，并用其催化裂解酿酒酵母细胞，详细研究内容如下: 本论文第二章选用氯化亚铁，氯化铁为原料，氢氧化钠作为沉淀剂，经化学共沉淀法制备得到Fe3O4MNPs。利用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)以及高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对四氧化三铁磁性纳米粒子的晶体结构，化学组成以及形貌结构进行了表征，以上测试结果显示成功合成了球形形貌，粒径约为17.7nm，比表面积为100.6±0.3m2.g-1的四氧化三铁磁性纳米粒子。 本论文第三章利用Fe3O4MNPs作为生物催化剂对酿酒酵母细胞进行裂解，并得到如下实验结果: 1)利用紫外可见分光光度计对Fe3O4MNPs的裂解活性进行了研究，结果显示，在25℃，pH=7.5的条件下，四氧化三铁磁性纳米粒子在10min内几乎可以完全裂解细胞，其裂解活性明显优于天然酵母菌裂解酶。 2)在不同酿酒酵母细胞浓度条件下对Fe3O4MNPs的反应动力学进行了重点研究，结果显示，Fe3O4MNPs的动力学方程符合典型的米氏动力学方程，通过绘制双倒数曲线，求得其表观动力学参数Km=4.94×104cfu·mL-1，说明Fe3O4MNPs与酿酒酵母细胞具有较高的亲和力。同时得出Kcat/Km=15.2L·mol-1·h-1，Kcat=7.53×105cfu·mol-1·h-1，确认了合成的Fe3O4MNPs的活性。 3)研究了不同温度和pH对Fe3O4MNPs活性的影响，当温度从25℃升高到60℃，pH从4变化到10的范围内，Fe3O4MNPs保持较好的稳定性，并在不同pH范围对铁离子浸出液的活性进行研究，结果发现铁离子浸出液不具备裂解活性，说明裂解活性全部来自于Fe3O4MNPs。 4)在PBS和水中对Fe3O4MNPs的重复使用性能进行研究，以第一个周期活性作为百分之百，结果显示，将Fe3O4MNPs在这两种溶剂中保存20h后的第二个周期，Fe3O4MNPs保持了初始活性的80％，在第三个周期依然具有较好的活性，说明Fe3O4MNPs具备重复使用的性能。 5)由于酵母菌裂解酶具有碱性蛋白酶和β-1，3-葡聚糖酶，探讨了Fe3O4MNPs类酶活性的产生，结果显示Fe3O4MNPs不具备这两种酶的裂解活性，说明Fe3O4MNPs的特殊裂解机制在未来值得进行进一步的研究。
四氧化三铁磁性纳米粒子;共沉淀法;酿酒酵母细胞;催化裂解活性
北京化工大学
硕士
化学工程与技术
吕珊珊
2021
中文
TQ426.8
2021-09-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）