纳米金杂化酶研究进展
发布时间：2022-01-02 23:03
随着纳米技术和生物技术的发展,将纳米颗粒材料与天然酶结合起来构建纳米杂化酶,可以解决酶的负载量低、活性和稳定性不好等问题.目前,新型纳米颗粒材料-纳米金被广泛应用于构建杂化酶体系.我们将从纳米金杂化酶的种类、制备方法、优势以及应用等方面对纳米金杂化酶的研究进展进行概述.
【文章来源】：分子催化. 2020,34(03)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
漆酶吸附前(a)和后(b)的SEM图像[22]
此外, 纳米金的粒径大小和吸附时间对脂肪酶-纳米金生物复合材料的稳定性和可重用性有很大影响. Du等[25]通过物理吸附法合成了脂肪酶-纳米金生物复合体, 用扫描电子显微镜(SEM)对脂肪酶负载前和后纳米金的形态和组成进行了表征. 研究还评价了脂肪酶-纳米金生物复合材料的可重用性, 粒径为35 nm的纳米金合成的脂肪酶-纳米金生物复合材料, 在吸附时长分别经过72和84 h后进行10次循环反应, 催化活性无变化, 而吸附时长为60 h的复合物在进行6次循环反应后催化活性显著下降, 原因可能是弱键和不定向连接导致生物复合材料的催化效率低、 稳定性差, 亦或是大部分脂肪酶只吸附在纳米金的外表面, 而不是包裹在孔隙中, 在循环使用过程中导致稳定性差. 粒径为100 nm的纳米金合成的脂肪酶-纳米金生物复合材料, 吸附时长分别经过60、 72和84 h后进行循环反应, 催化活性均表现出显著的下降, 这可能是由于脂肪酶从粒径较大的纳米金中浸出, 活性丧失.2.2 共价耦合法(covalent coupling)
有研究表明, 共价耦合法制备的酶-纳米金生物复合物不仅在多次循环后可以保留较高的初始催化活性, 而且可以提高催化反应速率. Yang等[27]提出利用共价耦合法构建脂肪酶-纳米金生物复合材料, 先用α-硫辛酸激活纳米金表面, 再用NHS碳酸盐激活, 通过共价键耦合获得脂肪酶-纳米金生物复合材料(图4). 然后通过傅里叶变换红外光谱图像对游离脂肪酶和脂肪酶-纳米金生物复合体进行观察分析, 结果显示在1600～1700 cm-1范围内的带可归因于脂肪酶的一个氨基的吸光度, 脂肪酶-纳米金复合物样品也显示出相同的吸光度峰值, 这证明了脂肪酶在纳米金上成功结合. 接着研究了共价耦合和物理吸附两种制备方法对脂肪酶-NPG生物复合材料的催化活性和稳定性的影响. 当脂肪酶通过共价耦合与纳米金连接时, 其残留活性占其初始活性的85%以上, 说明该生物复合物具有良好的可重用性, 而经物理吸附制备的脂肪酶-纳米金催化活性明显降低, 10次重复使用后残留活性仅保持60%. 对于储存稳定性, 共价耦合法30 d后催化活性下降很小, 而物理吸附法活性在同一时期下降到50%. 分析其原因, 虽然Au-S共价反应存在于物理吸收过程中, 但吸附和电等物理效应在24 h内起着关键作用. 事实上, 脂肪酶的一小部分悬浮在载体表面, 再加上脂肪酶与纳米金之间的薄弱连接, 导致了脂肪酶的浸出, 储存稳定性下降.图4 纳米金-酶生物复合物制备的原理图[27]
【参考文献】：
期刊论文
[1]铜离子配位甲烷氧化菌素功能化纳米金模拟过氧化物酶的研究[J]. 李春雨,辛嘉英,林惠颖,张悦,夏春谷. 分子催化. 2017(05)
[2]纳米金催化的绿色合成与清洁反应研究新进展[J]. 李舒爽,陶磊,张奇,刘永梅,曹勇. 物理化学学报. 2016(01)
本文编号：3565056
【文章来源】：分子催化. 2020,34(03)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
漆酶吸附前(a)和后(b)的SEM图像[22]
此外, 纳米金的粒径大小和吸附时间对脂肪酶-纳米金生物复合材料的稳定性和可重用性有很大影响. Du等[25]通过物理吸附法合成了脂肪酶-纳米金生物复合体, 用扫描电子显微镜(SEM)对脂肪酶负载前和后纳米金的形态和组成进行了表征. 研究还评价了脂肪酶-纳米金生物复合材料的可重用性, 粒径为35 nm的纳米金合成的脂肪酶-纳米金生物复合材料, 在吸附时长分别经过72和84 h后进行10次循环反应, 催化活性无变化, 而吸附时长为60 h的复合物在进行6次循环反应后催化活性显著下降, 原因可能是弱键和不定向连接导致生物复合材料的催化效率低、 稳定性差, 亦或是大部分脂肪酶只吸附在纳米金的外表面, 而不是包裹在孔隙中, 在循环使用过程中导致稳定性差. 粒径为100 nm的纳米金合成的脂肪酶-纳米金生物复合材料, 吸附时长分别经过60、 72和84 h后进行循环反应, 催化活性均表现出显著的下降, 这可能是由于脂肪酶从粒径较大的纳米金中浸出, 活性丧失.2.2 共价耦合法(covalent coupling)
有研究表明, 共价耦合法制备的酶-纳米金生物复合物不仅在多次循环后可以保留较高的初始催化活性, 而且可以提高催化反应速率. Yang等[27]提出利用共价耦合法构建脂肪酶-纳米金生物复合材料, 先用α-硫辛酸激活纳米金表面, 再用NHS碳酸盐激活, 通过共价键耦合获得脂肪酶-纳米金生物复合材料(图4). 然后通过傅里叶变换红外光谱图像对游离脂肪酶和脂肪酶-纳米金生物复合体进行观察分析, 结果显示在1600～1700 cm-1范围内的带可归因于脂肪酶的一个氨基的吸光度, 脂肪酶-纳米金复合物样品也显示出相同的吸光度峰值, 这证明了脂肪酶在纳米金上成功结合. 接着研究了共价耦合和物理吸附两种制备方法对脂肪酶-NPG生物复合材料的催化活性和稳定性的影响. 当脂肪酶通过共价耦合与纳米金连接时, 其残留活性占其初始活性的85%以上, 说明该生物复合物具有良好的可重用性, 而经物理吸附制备的脂肪酶-纳米金催化活性明显降低, 10次重复使用后残留活性仅保持60%. 对于储存稳定性, 共价耦合法30 d后催化活性下降很小, 而物理吸附法活性在同一时期下降到50%. 分析其原因, 虽然Au-S共价反应存在于物理吸收过程中, 但吸附和电等物理效应在24 h内起着关键作用. 事实上, 脂肪酶的一小部分悬浮在载体表面, 再加上脂肪酶与纳米金之间的薄弱连接, 导致了脂肪酶的浸出, 储存稳定性下降.图4 纳米金-酶生物复合物制备的原理图[27]
【参考文献】：
期刊论文
[1]铜离子配位甲烷氧化菌素功能化纳米金模拟过氧化物酶的研究[J]. 李春雨,辛嘉英,林惠颖,张悦,夏春谷. 分子催化. 2017(05)
[2]纳米金催化的绿色合成与清洁反应研究新进展[J]. 李舒爽,陶磊,张奇,刘永梅,曹勇. 物理化学学报. 2016(01)
本文编号：3565056
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