脂肪酶在聚丙烯微孔膜上的固定化研究.pdf

1、聚丙烯膜由于具有良好的物理和化學(xué)穩(wěn)定性,易于控制的微孔結(jié)構(gòu)以及制備方便等特點(diǎn),得到了廣泛應(yīng)用。但是,作為酶固定化載體,聚丙烯膜也存在生物相容性差的缺點(diǎn),這常常會導(dǎo)致酶和載體間的某些非生物特異性相互作用,使得酶蛋白在一定程度上發(fā)生變異,影響固定化酶的活性。為了探討有效減少這一影響的可能性,本論文分別從以下幾個方面對脂肪酶在聚丙烯微孔膜上的固定化進(jìn)行了系統(tǒng)研究。首先,將脂肪酶(來源于Candida rugosa)共價固定在表面活化的聚丙烯膜

2、上,并在固定化過程中引入己二胺作為間隔臂以延長載體和酶之間的距離,減少其相互作用。其次,通過表面改性技術(shù),分別將含糖聚合物、聚肽和類磷脂聚合物三種生物膜主要成分的類似物引入到聚丙烯膜表面,以形成生物相容性的界面層,再將脂肪酶吸附固定于膜表面,以期表面修飾層能有效減少酶和載體間的某些非生物特異性的相互作用,為固定化酶營造一種生物友好的微環(huán)境。最后,在以上工作的基礎(chǔ)上,對含糖聚合物修飾膜在兩相酶膜生物反應(yīng)器中的應(yīng)用作了初步研究。具體內(nèi)容如下

3、:通過紫外光引發(fā)甲基丙烯酸甲酯的接枝聚合,在聚丙烯膜表面引入了反應(yīng)性基團(tuán)酯基。再通過酰胺化反應(yīng)引入間隔臂己二胺,最后用戊二醛將膜表面氨基與酶分子偶聯(lián),實(shí)現(xiàn)了脂肪酶在表面化學(xué)惰性的聚丙烯膜上的共價固定化。采用衰減全反射傅立葉變換紅外光譜(ATR/FT-IR)和X—射線光電子能譜(XPS)表征了膜表面的化學(xué)組成,研究了不同固定化條件對酶活性的影響以及固定化酶的熱穩(wěn)定性。發(fā)現(xiàn),在最佳固定化條件下,固定化酶保留了約42％的自由酶活性,并且在聚甲

4、基丙烯酸甲酯接枝率約為16%時,固定化酶比活性最高。另外,熱穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)顯示,在50℃、120 min時間內(nèi),固定化酶保留了82%的原有活性。通過等離子體引發(fā)烯丙基葡萄糖單體接枝于膜表面,獲得了含糖聚合物修飾的聚丙烯膜。采用ATR/FT-IR、XPS和掃描電鏡(SEM)表征了其表面的化學(xué)結(jié)構(gòu)和形貌變化,比較了改性前后脂肪酶在膜上的吸附能力、活性以及熱穩(wěn)定性。發(fā)現(xiàn),膜表面經(jīng)改性后,吸附的脂肪酶的活性有所降低。這是由于改性膜表面的親水性顯著增

5、加,減弱了載體表面對脂肪酶的界面活化能力的緣故。另外,膜表面改性使吸附的脂肪酶的熱穩(wěn)定性由改性前的37%上升到了48%。浙江大學(xué)博士學(xué)位論文筋筋薄茲粱兩姍瀟無摸士功周冶常斑用氨等離子體處理聚丙烯膜,在其表面引入氨基,再利用氨基引發(fā)Y一十八烷基(或乙基)一L一谷氨酸N一梭基內(nèi)酸配(N以)開環(huán)聚合,分別將聚(Y一十八烷基一L-谷氨酸醋)(P SLG)和聚(Y一乙基一L一谷氨酸醋)(P ELG)兩種具有不同長度烷基側(cè)鏈的聚膚接枝到聚丙烯膜上。

6、采用ATR/FT一工R、XPS和SEM表征了其表面的化學(xué)結(jié)構(gòu)和形貌變化,比較了改性前后脂肪酶在膜上的吸附能力、活性以及熱穩(wěn)定性。結(jié)果顯示,PELG和PSLG修飾膜上酶的活性保留值由改性前的57%分別上升到了62%和72%,這歸功于膜表面生物相容性的提高以及聚膚疏水烷基側(cè)鏈有效參與了脂肪酶的界面活化。此外,膜表面用PELG和PSLG修飾以后,固定化酶的熱穩(wěn)定性也分別上升到了64%和58%。通過紫外光引發(fā)將甲基丙烯酸二甲胺乙酷接枝于聚丙烯膜

7、表面,再利用叔氨基與2一烷氧基一2一氧一1,3,2一二氧磷雜環(huán)戊烷反應(yīng),在膜表面分別引入了帶有辛烷氧基、十二烷氧基和十八烷氧基的類磷脂聚合物(8一PAP,12一PAP和18一PAP)。用ATR/FT一IR、XPS和SEM表征了其表面的化學(xué)結(jié)構(gòu)和形貌變化,研究了脂肪酶在三種磷脂改性膜上的吸附能力,活性以及熱穩(wěn)定性。結(jié)果顯示,由于磷脂修飾膜表面良好的生物相容性以及磷脂疏水烷氧基側(cè)鏈對脂肪酶界面活化的促進(jìn),8一PAP,12一PAP和18一PA