基本信息
- 項目名稱：
- 磁性微球的表面特性對BSA及脂肪酶固載影響的研究
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 簡介：
- 酶的固定化研究是當(dāng)今酶工程領(lǐng)域研究的重點。作為固定化酶的重要組成部分，載體材料的研究更成為重中之重。磁性微球除具備高分子性能外，還對外加磁場表現(xiàn)出很強的磁響應(yīng)性，易與反應(yīng)體系分離。本實驗首先制備出了聚（苯乙烯-丙烯酰胺-丙烯酸）磁性高分子微球并用來做對BSA的固定化研究；又制備出了聚（乙酸乙烯酯-丙烯酰胺-丙烯酸）磁性微球用來做脂肪酶的固定化研究，并研究了反應(yīng)條件條件對制得的固定化酶的酶活的影響。
- 詳細介紹：
- 游離酶在反應(yīng)過程中易失活，且很難實現(xiàn)底物和產(chǎn)物分離，因而很難實現(xiàn)生產(chǎn)工藝的連續(xù)化和自動化。而將其固定于合適的載體上形成固定化酶，正是解決上述不足和進一步提高酶穩(wěn)定性的有效途徑。磁性高分子微球兼?zhèn)淞艘子诜蛛x的磁性材料和有很好的生物特性的高分子材料兩者共同的優(yōu)點，在藥物釋放、生物大分子分離、生物傳感和固定化酶等方面應(yīng)用有非常好的應(yīng)用前景。以磁性高分子微球為載體制備的固定化酶可在外加磁場的作用下方便地分離，磁場消失后，又能均勻的分散在分散劑中，這對提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本具有積極意義。 本課題工作主要圍繞磁性高分微球的制備、表征以及對酶的固定化研究。課題研究分為兩個階段，前一階段采用共沉淀法制備了Fe3O4磁流體，以其作為磁性高分子微球的磁核，選用苯乙烯（St）為疏水性單體，丙烯酰胺（AM）為親水性單體，丙烯酸（AA）為功能單體，采用分散聚合法，制備了P(St/AA/AM)磁性高分子微球,并利用掃描電子顯微鏡（SEM)、紅外掃描儀（FTIR)對其進行表征?？疾榱司哂胁煌砻嫣匦缘奈⑶?qū)εＱ宓鞍祝˙SA)固定化率的影響。實驗的后一階段，采用共沉淀法制備了油酸穩(wěn)定的Fe3O4磁流體，通過懸浮聚合法制備出聚（乙酸乙烯酯-丙烯酸-丙烯酰胺）磁性高分子微球，同樣用SEM和FTIR對其進行表征。將制得的磁性高分子微球作為固定化脂肪酶的載體，考查不同表面特性的磁性高分子微球?qū)χ久腹潭ɑ室约懊富畹挠绊憽?
作品圖片
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 本作品主要分為兩個部分。第一部分采用分散聚合法，制備出了聚（苯乙烯-丙烯酰胺-丙烯酸）磁性高分子微球并用來做對BSA的固定化研究；第二部分采用懸浮聚合法，制備出了聚（乙酸乙烯酯-丙烯酰胺-丙烯酸）磁性高分子微球用來做脂肪酶的固定化研究，并研究了反應(yīng)條件條件對制得的固定化酶的酶活的影響。
科學(xué)性、先進性及獨特之處
- 磁性高分子微球兼?zhèn)淞艘子诜蛛x的磁性材料和有很好的生物特性的高分子材料兩者共同的優(yōu)點，在藥物釋放、生物大分子分離、生物傳感和固定化酶等方面應(yīng)用有非常好的應(yīng)用前景。本作品的獨特之處在于通過改變親水單體與疏水單體的比例制備出了具有不同親疏水性的磁性高分子微球。并探究了微球表面不同親疏水性對BSA和脂肪酶固定化率的影響以及對固定化脂肪酶活性的影響。
應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義
- 游離酶在反應(yīng)過程中易失活，且很難實現(xiàn)底物和產(chǎn)物分離，因而很難實現(xiàn)生產(chǎn)工藝的連續(xù)化和自動化。而將其固定于合適的載體上形成固定化酶，正是解決上述不足和進一步提高酶穩(wěn)定性的有效途徑。以磁性高分子微球為載體制備的固定化酶可在外加磁場的作用下方便地分離，磁場消失后，又能均勻的分散在分散劑中，這對提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本具有積極意義。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 本文的工作主要圍繞磁性高分微球的制備、表征以及對酶的固定化研究。本文的工作分為兩部分，前一部分采用共沉淀法制備了Fe3O4磁流體，以其作為磁性高分子微球的磁核，選用苯乙烯（St）為疏水性單體，丙烯酰胺（AM）為親水性單體，丙烯酸（AA）為功能單體，采用分散聚合法，制備了P(St/AA/AM)磁性高分子微球,并利用掃描電子顯微鏡（SEM)、紅外掃描儀（FTIR)對其進行表征。進而，通過改變親水單體與疏水單體的比例得到一系列親/疏水性能不同的微球?？疾榱瞬煌阅艿奈⑶?qū)εＱ宓鞍祝˙SA)固定化率的影響。實驗的后一部分，采用共沉淀法制備了油酸穩(wěn)定的Fe3O4磁流體，通過懸浮聚合法制備出聚（乙酸乙烯酯-丙烯酸-丙烯酰胺）磁性高分子微球，同樣用SEM和FTIR對其進行表征。將制得的磁性高分子微球作為固定化脂肪酶的載體，考查不同性能的磁性高分子微球?qū)χ久腹潭ɑ屎兔富畹挠绊憽?/dd>
獲獎情況
- 作品前期成果撰寫為論文《Effect of hydrophobic/hydrophilic characteristics of magnetic microspheres on the immobilization of BSA》發(fā)表在《Colloids and Surfaces B: Biointerfaces》（SCI），文章影響因子為2.6。
鑒定結(jié)果
- 無
參考文獻
- [1]薛 屏,劉海峰 等，親水性環(huán)氧聚合物磁性微球的制備及其固定化青霉素酰化酶.化工學(xué)報 2008;59(2):443-449 [2]Yang Yong,Yong-Xiao Bai etal, Characterization of Candida rugosa lipase immobilized onto magnetic microspheres with hydrophilicity.Process Biochemistry 2008;43:1179-1185 [3]李秀濤,黃軍生 等,含氨基和環(huán)氧基雙功能基的聚合物刷磁性微球的制備及對青霉素G?；傅墓潭ɑ?高分子學(xué)報 2008;7:697-702 [4]Bin Hu,Jiang Pan etal, Immobilization of Serratia marcescens lipase onto amino-functionalized magnetic nanoparticles for repeated use in enzymatic synthesis of Diltiazem intermediate.Process Biochemistry 2009;44:1019-1024 [5]Siliang Gao,Yujun Wang etal, Enhancing performance of lipase immobilized on methyl-modified silica aerogels at the adsorption and catalysis processes: Effect of cosolvents.Journal of Molecular Catalysis B:Enzymatic 2010;62:218-224 [6]Yan Li,Fei Gao etal, Pore size of macroporous polystyrene microspheres affects lipase immobilization.Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic2010;66:182-189
同類課題研究水平概述
- 目前，磁性高分子微球的制備主要有共混包埋法，界面沉積法，單體聚合法，原位法，逐層自組裝法等。磁性復(fù)合微球的制備過程中存在很多不盡人意的地方，最主要的就是無機磁性粒子在油相單體中的分散問題。由于無機粒子多為親水性的物質(zhì)，很難均勻穩(wěn)定地分散于有機油相單體。為了解決上述問題許多科研工作者致力于此方面的研究，從目前的研究工作來看大致可以分成兩大類:一是對無機磁性粒子表面改性，增加無機磁性粒子與油相單體的親和力;二是借鑒比較新穎的制備技術(shù)，提出更加科學(xué)的制備磁性復(fù)合微球的新方法。 磁性微球在固定化酶方面的應(yīng)用相對成熟，但各種不同的固定方法都有自己的不足，如包埋法中高分子凝膠或半透膜的分子尺寸選擇性不利于大分子底物與產(chǎn)物的擴散。吸附法中由于離子鍵、氫鍵、偶極鍵及疏水鍵固定的酶易受反應(yīng)介質(zhì)pH、離子強度等的影響而從載體上脫落。交聯(lián)法與共價結(jié)合法因為較激烈的共價反應(yīng)而使酶活力損失較大。這些不足限制了固定化酶的廣泛應(yīng)用，成為急待解決的主要問題。因此，開發(fā)簡便、溫和、適用的固定化方法，設(shè)計合成性能優(yōu)異且可控的載體，以及應(yīng)用工藝的優(yōu)化等研究，使固定化酶研究至今方興未艾，仍是目前研究熱點之一。
