基于RAFT活性聚合的星型聚合物体系用于多酶有序组装体系的构建
发布时间：2023-04-01 16:42
为了构建出有序的多酶催化体系,实现多酶的高效协同催化,受DNA碱基互补配对原则的启发,通过RAFT活性聚合的方法设计合成了两种多功能的星型聚合物,依靠材料本身的定位特性实现了多酶有序定位组装,为有序多酶体系的构建提供了一种新思路。通过“先臂”法合成了基于功能性单体丙烯酸-N-琥珀酰亚胺和1-金刚烷基丙烯酰胺的多功能星型聚合物。通过对交联剂加入量的调节,实现对星型聚合物粒径及均一性的控制。以此为载体构筑了辣根过氧化物酶分布于内层,β-环糊精修饰后的葡萄糖氧化酶组装于外层的多酶有序纳米颗粒体系。该多酶体系的热稳定性得到了一定程度的提高。除此之外,其米氏常数Km值从2.18mM降低至了0.39mM,表现出优异的底物亲和性。更惊喜地发现β-环糊精修饰后的酶,其活性得到了提高。更进一步,采用“先核”法策略,通过表面引发RAFT活性聚合的方法将该两种功能性单体在磁性微球表面进行嵌段生长,同样地,构筑了辣根过氧化物酶和葡萄糖氧化酶的多酶体系。除了方便回收之外,该体系表现出优异的操作稳定性。重复使用8次之后,多酶体系催化活性仍保留原始活力的67.21%。
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 生物催化
1.2 多酶组装体系
1.2.1 化学交联的多酶体系
1.2.2 金属-有机框架为载体的多酶聚集体
1.2.3 聚合物介导的多酶组装体系
1.2.4 以蛋白质为支架的多酶体系
1.2.5 DNA支架组装有序的多酶体系
1.3 星型聚合物体系
1.3.1 RAFT活性自由基聚合
1.3.2 星型聚合物的合成策略
1.4 论文的选题思路及主要研究内容
第二章 “先臂”法合成多功能星型聚合物纳米颗粒
2.1 引言
2.2 材料与仪器
2.2.1 药品与试剂
2.2.2 主要仪器
2.3 实验方法
2.3.1 1-金刚烷基丙烯酰胺(ADAM)的合成
2.3.2 RAFT试剂(BSPA)的合成
2.3.3 聚(N-异丙基丙烯酰胺-co-金刚烷基丙烯酰胺)大分子RAFT试剂的合成
2.3.4 聚(N-异丙基丙烯酰胺-co-金刚烷基丙烯酰胺)-b-(N-异丙基丙烯酰胺-co-丙烯酸-N-琥珀酰亚胺)的合成
2.3.5 以P(NIPAM-co-ADAM)-b-(NIPAM-co-NHSMA)为“臂”的星型聚合物合成
2.4 表征方法
2.4.1 分子结构的表征
2.4.2 聚合物分子量及多分散系数表征
2.4.3 聚合物及星型聚合物的动态粒径表征
2.4.4 星型聚合物的形貌表征
2.5 结果与讨论
2.5.1 ADAM的合成
2.5.2 BSPA的合成
2.5.3 P(NIPAM-co-ADAM)大分子RAFT试剂及P(NIPAM-co-ADAM)-b-(NIPAM-co-NHSMA)的合成
2.5.4 星型聚合物的合成
2.6 本章小结
第三章 “先核”法合成基于磁球的多功能星型聚合物体系
3.1 引言
3.2 材料与仪器
3.2.1 药品与试剂
3.2.2 主要仪器
3.3 实验方法
3.3.1 NHS-PABTC RAFT试剂的合成
3.3.2 磁性微球的合成
3.3.3 磁性微球的表面修饰
3.3.4 多功能嵌段共聚物P(NIPAM-co-NHSMA)-block-P(NIPAM-co-ADAM)在磁性微球表面的活性聚合生长
3.4 表征方法
3.4.1 分子结构的表征
3.4.2 磁性微球的热重分析
3.4.3 磁性微球的动态粒径及Zeta电位表征
3.4.4 磁性微球的表面元素分析
3.4.5 磁性微球的形貌表征
3.4.6 游离聚合物分子量及多分散系数的表征
3.5 结果与讨论
3.5.1 PABTC及NHS-PABTC RAFT试剂的合成
3.5.2 Fe3O4@SiO2-PABTC的合成
3.5.3 多功能嵌段共聚物P(NIPAM-co-NHSMA)-block-P(NIPAM-co-ADAM)在磁性微球表面的活性聚合生长
3.6 本章小结
第四章 构建基于多功能星型聚合物的多酶有序体系
4.1 引言
4.2 材料与仪器
4.2.1 药品与试剂
4.2.2 主要仪器
4.3 实验方法
4.3.1 β-环糊精的巯基改性
4.3.2 以SPDP分子为偶联中间体制备β-CD修饰的酶分子
4.3.3 β-CD-NHS的合成
4.3.4 用β-CD-NHS制备环糊精修饰的酶分子
4.3.5 以“先臂”法合成的星型聚合物为载体制备多酶复合体
4.3.6 以“先核”法合成的星型聚合物磁性微球为载体制备多酶复合体
4.3.7 酶活及动力学测定
4.3.8 多酶体系的热稳定性测定
4.3.9 多酶催化的最优温度和pH的测定
4.4 表征方法
4.4.1 分子结构的表征
4.4.2 激光共聚焦
4.5 结果与讨论
4.5.1 β-CD的巯基改性
4.5.2 以SPDP分子为偶联中间体制备β-CD修饰的酶分子
4.5.3 β-CD-NHS的合成及酶分子的修饰
4.5.4 以“先臂”法合成的星型聚合物为载体制备多酶复合体
4.5.5 以“先核”法合成的星型聚合物磁性微球为载体制备多酶复合体
4.6 本章小结
第五章 总结
5.1 主要结论
5.2 文章的创新点
5.3 存在的问题与可持续性研究
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者和导师简介
附件
本文编号：3777494
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【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 生物催化
1.2 多酶组装体系
1.2.1 化学交联的多酶体系
1.2.2 金属-有机框架为载体的多酶聚集体
1.2.3 聚合物介导的多酶组装体系
1.2.4 以蛋白质为支架的多酶体系
1.2.5 DNA支架组装有序的多酶体系
1.3 星型聚合物体系
1.3.1 RAFT活性自由基聚合
1.3.2 星型聚合物的合成策略
1.4 论文的选题思路及主要研究内容
第二章 “先臂”法合成多功能星型聚合物纳米颗粒
2.1 引言
2.2 材料与仪器
2.2.1 药品与试剂
2.2.2 主要仪器
2.3 实验方法
2.3.1 1-金刚烷基丙烯酰胺(ADAM)的合成
2.3.2 RAFT试剂(BSPA)的合成
2.3.3 聚(N-异丙基丙烯酰胺-co-金刚烷基丙烯酰胺)大分子RAFT试剂的合成
2.3.4 聚(N-异丙基丙烯酰胺-co-金刚烷基丙烯酰胺)-b-(N-异丙基丙烯酰胺-co-丙烯酸-N-琥珀酰亚胺)的合成
2.3.5 以P(NIPAM-co-ADAM)-b-(NIPAM-co-NHSMA)为“臂”的星型聚合物合成
2.4 表征方法
2.4.1 分子结构的表征
2.4.2 聚合物分子量及多分散系数表征
2.4.3 聚合物及星型聚合物的动态粒径表征
2.4.4 星型聚合物的形貌表征
2.5 结果与讨论
2.5.1 ADAM的合成
2.5.2 BSPA的合成
2.5.3 P(NIPAM-co-ADAM)大分子RAFT试剂及P(NIPAM-co-ADAM)-b-(NIPAM-co-NHSMA)的合成
2.5.4 星型聚合物的合成
2.6 本章小结
第三章 “先核”法合成基于磁球的多功能星型聚合物体系
3.1 引言
3.2 材料与仪器
3.2.1 药品与试剂
3.2.2 主要仪器
3.3 实验方法
3.3.1 NHS-PABTC RAFT试剂的合成
3.3.2 磁性微球的合成
3.3.3 磁性微球的表面修饰
3.3.4 多功能嵌段共聚物P(NIPAM-co-NHSMA)-block-P(NIPAM-co-ADAM)在磁性微球表面的活性聚合生长
3.4 表征方法
3.4.1 分子结构的表征
3.4.2 磁性微球的热重分析
3.4.3 磁性微球的动态粒径及Zeta电位表征
3.4.4 磁性微球的表面元素分析
3.4.5 磁性微球的形貌表征
3.4.6 游离聚合物分子量及多分散系数的表征
3.5 结果与讨论
3.5.1 PABTC及NHS-PABTC RAFT试剂的合成
3.5.2 Fe3O4@SiO2-PABTC的合成
3.5.3 多功能嵌段共聚物P(NIPAM-co-NHSMA)-block-P(NIPAM-co-ADAM)在磁性微球表面的活性聚合生长
3.6 本章小结
第四章 构建基于多功能星型聚合物的多酶有序体系
4.1 引言
4.2 材料与仪器
4.2.1 药品与试剂
4.2.2 主要仪器
4.3 实验方法
4.3.1 β-环糊精的巯基改性
4.3.2 以SPDP分子为偶联中间体制备β-CD修饰的酶分子
4.3.3 β-CD-NHS的合成
4.3.4 用β-CD-NHS制备环糊精修饰的酶分子
4.3.5 以“先臂”法合成的星型聚合物为载体制备多酶复合体
4.3.6 以“先核”法合成的星型聚合物磁性微球为载体制备多酶复合体
4.3.7 酶活及动力学测定
4.3.8 多酶体系的热稳定性测定
4.3.9 多酶催化的最优温度和pH的测定
4.4 表征方法
4.4.1 分子结构的表征
4.4.2 激光共聚焦
4.5 结果与讨论
4.5.1 β-CD的巯基改性
4.5.2 以SPDP分子为偶联中间体制备β-CD修饰的酶分子
4.5.3 β-CD-NHS的合成及酶分子的修饰
4.5.4 以“先臂”法合成的星型聚合物为载体制备多酶复合体
4.5.5 以“先核”法合成的星型聚合物磁性微球为载体制备多酶复合体
4.6 本章小结
第五章 总结
5.1 主要结论
5.2 文章的创新点
5.3 存在的问题与可持续性研究
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者和导师简介
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