一种可再生的磁性固定化酶载体及其制备方法

摘要

一种可再生的磁性固定化酶载体及其制备方法，属于固定化酶技术领域。包括合成磁性Fe₃O₄纳米颗粒；制备核壳结构的Fe₃O₄@TiO₂磁性纳米复合物；制备锐钛矿型Fe₃O₄@TiO₂纳米复合物，对该纳米复合物表面进行功能化修饰从而得到Fe₃O₄@TiO₂固定化酶载体等步骤。本发明制备的固定化酶载体综合了磁性材料、纳米材料、TiO₂及表面功能基团修饰的优点，具有磁响应性、可再生利用、高生物相容性、与目标酶分子共价链接、酶荷载量高及稳定性好等优点。此外，本方法工艺简单，反应条件易控制。本发明可为酶提供性能优异的固定化载体，能有效降低酶大规模工业化应用的成本，在固定化酶领域具有巨大的应用潜力。

主权项

一种可再生的磁性固定化酶载体的制备方法，其步骤如下：(a)制备Fe₃O₄磁性纳米颗粒Fe₃O₄NPs；溶剂热方法合成，是将FeCl₃·6H₂O或Fe(NO₃)₃·9H₂O和乙酸钠按摩尔比1:9～1:11混合后分散于乙二醇中，FeCl₃·6H₂O或Fe(NO₃)₃·9H₂O在乙二醇溶液中的浓度范围为0.1～0.15mol/L；然后将得到的黄色溶液在200～220℃条件下反应8～12h，再将得到的溶液转移到玻璃容器中，用外磁场分离收集得到黑色磁性颗粒；将磁性颗粒用无水乙醇清洗3～5次，再利用外磁场分离收集并放置在20～60℃条件下挥发完全，从而得到Fe₃O₄磁性纳米颗粒Fe₃O₄NPs；或水热方法合成，是向0.1～0.2mol/L的FeCl₃·6H₂O或Fe(NO₃)₃·9H₂O的水溶液缓慢加入NaOH溶液，将溶液的pH值调至7.0～8.0，加热至60～80℃，过滤分离得到Fe(OH)₃凝胶，凝胶经洗涤后重新分散于水中，再用NaOH溶液将pH值调至10.0～11.0，然后将得到的溶液在200～220℃条件下水热反应6～8h；再将得到的溶液转移到玻璃容器中，用外磁场分离收集得到黑色磁性颗粒；将磁性颗粒用无水乙醇清洗3～5次，再利用外磁场分离收集并放置在20～60℃条件下挥发完全，从而得到Fe₃O₄磁性纳米颗粒Fe₃O₄NPs；(b)制备核壳结构的Fe₃O₄@TiO₂磁性胶体纳米粒子Fe₃O₄@TiO₂NPs：将步骤(a)制备的100～200mg Fe₃O₄NPs分散于200～300mL的乙醇、乙腈和NH₃·H₂O的混合溶液中，乙醇、乙腈和NH₃·H₂O的体积比160～200:40:1，再加入2～3mL钛酸四丁酯并搅拌1～2h；然后用外磁场分离收集得到磁性的Fe₃O₄@TiO₂胶体纳米粒子，将胶体纳米粒子用无水乙醇清洗3～5次，再利用外磁场分离收集并放置在20～60℃条件下挥发完全，从而得到核壳结构的Fe₃O₄@TiO₂磁性胶体纳米粒子Fe₃O₄@TiO₂NPs；(c)制备锐钛矿型Fe₃O₄@TiO₂纳米复合物：将步骤(b)制得的100mg Fe₃O₄@TiO₂NPs分散于100～200mL、60～70％(v/v)乙醇的水溶液中，加入2～3mL的NH₃·H₂O，然后将得到的悬浮液在160～180℃条件下水热反应18～24h，棕色的反应产物用外磁场分离收集后用无水乙醇清洗3～5次，再用外磁场分离收集并放置在20～60℃条件下挥发完全，从而制备得到锐钛矿型Fe₃O₄@TiO₂纳米复合物；(d)制备Fe₃O₄@TiO₂固定化酶载体：将步骤(c)制备的锐钛矿型Fe₃O₄@TiO₂纳米复合物分散于1～2％(w/w)的3‑氨基丙基‑三甲氧基硅烷APTMS水溶液中，并搅拌2～5h；利用外磁场分离收集得到APTMS‑功能化的Fe₃O₄@TiO₂纳米复合物，然后将其再分散于含2～3％(v/v)戊二醛的水溶液中，经室温孵育1～3h后获得Fe₃O₄@TiO₂可再生磁性固定化酶载体。