纳米载体固定化酶的最新研究进展（英文）

作者：曹诗林; 徐培; 马永正; 姚潇晓; 姚远; 宗敏华; 李雪辉; 娄文勇

来源：催化学报, 2016, 37(11): 1814-1823.

• 酶固定化
• 纤维素纳米晶
• 聚多巴胺
• 生物相容性材料

催化剂是化学工业的重要基础,其中酶是重要的高效天然催化剂.近年来,酶被越来越多地应用于工业领域,如精细化工、食品工业、制药工业、纺织业和制浆造纸.然而,由于游离酶存在价格昂贵及操作稳定性(特别是回收与重复使用性能)低等缺点,其在工业上的进一步应用受到一定限制.对酶进行固定化是解决上述问题的有效途径.一个理想的酶固定化技术需要载体具有良好的生物相容性和高比表面积,能够负载适量的酶并且具有很好的重复使用性能,固定化酶的过程简单温和,所得到的固定化酶制剂具有良好的催化性能、稳定性以及工业应用价值.尽管固定化酶技术经过了多年的发展,但仍需进一步研究.近几年,人们研究了基于纤维素纳米晶类、聚多巴胺类纳米载体以及生物相容性合成有机物纳米胶等新型载体对酶的固定化,取得了较好的成果.本文综述了这些新型纳米载体的制备以及酶的固定化过程,阐述了纳米载体固定化酶的结构和催化性能,并展望了发展前景.纤维素是全球产量最高、来源最广的生物聚合物.纤维素经过一定的酸(常用硫酸和盐酸)水解处理后,剩下的是具有高结晶度的纤维素纳米晶.它具有高比表面积、高机械强度和高长径比等优异性能.因此,研究者利用纤维素纳米晶作为载体进行酶固定化,获得了高负载量、高催化性能的固定化酶制剂.基于仿生矿化法制备的聚多巴胺类材料近年来获得研究者越来越多的关注.多巴胺具有良好的自聚合能力,可以对无机、有机等各种材料进行表面修饰.同时,聚多巴胺中含有的活性官能团可以与酶发生交联,从而达到固定化酶的效果.基于合成性聚合物纳米胶载体的固定化酶技术同样是一个新兴的、有意义的研究领域.相关的固定化过程可分为两大类:(1)在酶分子表面通过原位聚合生成纳米胶(growing-from过程);(2)将酶与预先合成的纳米胶进行交联(grafting-to过程).其中,growing-from过程是先将酶分子丙烯酰化,再进行原位聚合.而原位聚合又可分为自由基聚合、原子转移自由基聚合(ATRP)和可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT).其中,ATRP和RAFT主要用于制备环境响应型的酶-聚合物纳米凝胶.

• 单位
  华南理工大学