聚多巴胺-氧化鈦雜化微囊的仿生制備與固定化酶研究.pdf

1、微囊作為一種獨特的中空結(jié)構(gòu)，已被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、染料等領(lǐng)域。傳統(tǒng)高分子微囊具有多功能性，但機(jī)械強(qiáng)度較低；無機(jī)微囊機(jī)械強(qiáng)度較高，但囊壁表面多表現(xiàn)為惰性。雜化材料集成了有機(jī)材料（多功能等）與無機(jī)材料（高強(qiáng)度等）的優(yōu)點，將其用于制備雜化微囊，同時調(diào)控有機(jī)組分與無機(jī)組分間的相互作用（氫鍵、共價鍵、配位鍵等），進(jìn)而創(chuàng)建多級結(jié)構(gòu)和集成多種功能，將有望獲得多功能、高強(qiáng)度微囊。
　　基于課題組前期工作基礎(chǔ)，本文借鑒自然界中雜化材料的存在形式

2、和形成過程，提出雜化微囊的仿生制備策略。通過仿生粘合與仿生礦化協(xié)同作用，設(shè)計和制備了多種雜化微囊，并成功將其應(yīng)用于固定化酶研究。本文通過仿生粘合和Michael加成反應(yīng)在碳酸鈣模板表面生成具誘導(dǎo)礦化功能的粘合層，進(jìn)而利用該粘合層誘導(dǎo)鈦前驅(qū)體形成礦化層，去除模板后得到雜化微囊。通過改變礦化誘導(dǎo)劑種類、仿生粘合和Michael加成反應(yīng)的順序（分步反應(yīng)或同時反應(yīng)），制備出三種聚多巴胺-氧化鈦雜化微囊。所得雜化微囊囊壁主要由有機(jī)層（粘合層）和無

3、機(jī)層（礦化層）兩部分構(gòu)成。其中，粘合層的形成主要利用多巴胺的氧化自聚以及多巴胺中兒茶酚基團(tuán)與誘導(dǎo)礦化分子之間的Michael加成反應(yīng)；礦化層的形成則利用接枝到粘合層的誘導(dǎo)礦化分子誘導(dǎo)鈦前驅(qū)體水解縮聚生成氧化鈦。
　　第一部分，利用仿生粘合和Michael加成反應(yīng)的分步實施，在多巴胺自聚合形成的聚多巴胺層上接枝半胱胺，制備聚多巴胺-半胱胺-氧化鈦雜化微囊。此雜化微囊表現(xiàn)良好的機(jī)械穩(wěn)定性。將過氧化氫酶（CAT）包埋于微囊中，固定化酶的

4、包埋率為93％，比活力為16 U/mg，且在pH7.0-9.0表現(xiàn)出良好的pH穩(wěn)定性。
　　第二部分，利用仿生粘合和Michael加成反應(yīng)的分步實施，在多巴胺自聚合形成的聚多巴胺層上接枝聚乙烯亞胺，制備聚多巴胺-聚乙烯亞胺-氧化鈦雜化微囊。通過改變PEI的分子量和濃度等因素，實現(xiàn)了雜化微囊結(jié)構(gòu)的調(diào)控。將CAT包埋于微囊中，固定化CAT的包埋率為94%，比活力為70 U/mg，且在pH6.0-9.0表現(xiàn)出良好的pH穩(wěn)定性。