基于單腔室微囊和三腔室微囊的研究應(yīng)用.pdf

1、現(xiàn)階段所報道固定生物催化劑的載體多是由層層自組裝過程（ LBL self-assembly）所制備的聚合物囊泡/微囊，這種納、微米反應(yīng)器適用一些簡單的催化體系，對于一些更加復(fù)雜的或者含不相容元素的體系來說，具有一定的局限性。目前，能夠應(yīng)用于這些特殊體系的載體被制備通過層層自組裝技術(shù)，比如體系在載體上的定位組裝或者多腔室微囊的制備，但是繁瑣的制備過程以及不可逆失活過程使其應(yīng)用受到限制。本課題組首次利用靜電紡絲技術(shù)，制備具有中空結(jié)構(gòu)的微囊，

2、并成功用于多酶催化體系在其內(nèi)腔室的原位封裝。這種新型的固定體系與傳統(tǒng)納、微球相比，其微米尺度的腔室可以為所包埋酶提供一個極其穩(wěn)定的微環(huán)境；同時由于具有良好的分散性而更有利于同底物之間的反應(yīng)。本論文的研究主要包括以下幾個部分；
　　1.采用同軸電噴技術(shù)制備聚氨酯（Polyurethane，PU）中空微囊。考察內(nèi)、外相電紡液的組成及摻雜聚合電解質(zhì)對中空微囊形貌及內(nèi)外徑的影響。以含水量20φ％（v/v）甘油溶液作為內(nèi)相電紡液，以溶于N,

3、N二甲基乙酰胺（DMAC）的10 wt%聚氨酯溶液作為外相電紡液，內(nèi)外相流速分別為0.05 mL/h和1.0 mL/h，電壓為20 kV左右，針頭到接收板距離為40 cm，溫度為25℃，濕度為10%條件下，可以制備出結(jié)構(gòu)均一的中空微囊。
　　2.以南極假絲酵母脂肪酶（CALB）、葡萄糖氧化酶（GOD）和辣根過氧化物酶（HRP）作為模型反應(yīng)，將其定位組裝于中空微囊的內(nèi)腔室、壁層和外表面，通過同軸電紡技術(shù)結(jié)合層層自組裝和離子配對技術(shù)。

4、研究結(jié)果顯示，催化體系中封裝在內(nèi)腔室和吸附在外表面的單酶活性收率均保持在68%以上，摻雜在壁層的單酶活性收率同樣保持在48%以上。定位組裝催化體系的活性收率為28%，重復(fù)使用7次后活性仍保持在初始活性的60%以上，在60℃的半衰期比游離酶提高了8倍。這種組裝方法極大的提高催化體系的穩(wěn)定性，并且具有操作簡單、條件溫和、容易制備等優(yōu)點；同時通過這種組裝方法簡單調(diào)整溶液PH以及選擇合適的表面活性劑，可以實現(xiàn)多酶催化體系以一種我們希望的反應(yīng)次序

5、定位組裝于聚氨酯中空微囊上。
　　3.通過設(shè)計特定的噴絲頭以及同軸電噴參數(shù)的優(yōu)化，制備三腔室中空微囊。將三酶體系的每種酶原位包埋于微囊的三個腔室，構(gòu)建基于三腔室微囊的多酶催化體系。這是首次通過同軸電紡技術(shù)制備具有生物兼容性的三腔室微囊，它的性能通過級聯(lián)反應(yīng)的催化效率進(jìn)行表征。此催化體系中單酶活性收率均保持在60%以上，多酶催化體系的活性收率保持在14.65%，級聯(lián)反應(yīng)的穩(wěn)定性也獲得極大的提高。這種可以實現(xiàn)空間分離的多腔室微囊，在固