一種碳納米管-泡沫碳支載固定酶的合成研究.pdf

1、設(shè)計(jì)帶有新穎結(jié)構(gòu)和高活性的固定酶長期以來是蛋白質(zhì)工程追求的目標(biāo)。溶液蛋白質(zhì)是非常脆弱的大分子，難以回收并重復(fù)使用。因此，酶通常被固定在載體上，特別是在工業(yè)應(yīng)用中，用以進(jìn)行回收并改善在各種反應(yīng)條件下的操作穩(wěn)定性。但是，多孔載體常遇到孔道上的兩難問題。小孔材料能夠承擔(dān)很高的酶負(fù)載量，但會(huì)使所需底物遇到很大的擴(kuò)散困難。因此，有效解決這些問題就需要發(fā)展出一種高表面積與大孔徑兼?zhèn)涞膲K狀載體。
　　本文以苯酚和甲醛為原料，在發(fā)泡劑正戊烷和均泡

2、劑溫80的存在下，制備出甲階酚醛樹脂前驅(qū)體。這種前軀體實(shí)際上是一種聚合物泡沫體。該泡沫體隨后經(jīng)高溫炭化形成泡沫碳。泡沫碳能夠解決有關(guān)擴(kuò)散難和孔阻塞問題，它使底物和產(chǎn)物的快速擴(kuò)散成為了可能。研究表明，在被優(yōu)化的最適條件下所添加的試劑比例為V正戊烷/V酚醛樹脂=0.3和V吐溫80/V酚醛樹脂=0.15。
　　接下來，將一塊泡沫碳在碳納米管懸浮液中孵育便會(huì)在泡沫孔洞的內(nèi)壁沉積上一層碳納米管膜。碳納米管作為納米級(jí)柱狀的碳同素異形體，是一種

3、擁有大表面積的特殊材料。被碳納米管修飾的泡沫碳其比表面積將會(huì)大幅度的提高。
　　最后，胰蛋白酶被固定在所合成的碳納米管/泡沫碳復(fù)合體上;它的負(fù)載能力達(dá)到了124.1mg/g。以N-α-苯甲酰-DL-精氨酸-p-硝基苯胺作為底物，用胰蛋白酶切開精氨酸與p-硝基苯胺之間的化學(xué)鍵，此過程可被UV-vis光譜監(jiān)測。有關(guān)固定酶所得到的數(shù)據(jù)可以與溶液酶所得到的結(jié)果相比較。來自催化動(dòng)力學(xué)的數(shù)據(jù)表明，在米氏動(dòng)力學(xué)方程中，胰蛋白酶/納米管/泡沫復(fù)合

4、體有著比溶液酶更高的Vmax值。但由于固定的胰蛋白酶在Km值上小于自由酶，使其催化活力仍未達(dá)到后者的水平。
　　我們考察了影響固定酶的重要因素，它們是溫度、pH值、熱穩(wěn)定性、儲(chǔ)存穩(wěn)定和重復(fù)使用性。結(jié)果表明，固定酶在不同的溫度和pH條件下更加穩(wěn)定。固定酶和溶液酶在4℃下的半衰期分別為28天和12天，這意味著胰蛋白酶的儲(chǔ)存能力有了很大的提高。對(duì)于這種固定酶，使用11次后仍然保持了原來活性的60％。
　　對(duì)碳納米管修飾的泡沫碳的進(jìn)