新型纳米载体固定化酶的研究.pptVIP

* 3.纳米技术能够实现油-水界面催化 酶应存在于相界面才能高效地实现催化; 而一般酶往往是溶于水相或油相。 Ⅰ.利用疏水性高分子材料(如聚苯乙烯)修饰水溶性酶, 通过合理设计聚苯乙烯的分子量, 可以获得两亲性的酶, 该两亲性酶能自组装于油-水界面, 减少反应传质阻力，提高界面自组装酶的催化活性。 Ⅱ.疏水性纳米材料的固相界面能使酶在油-水界面更加稳定。 （图） 单壁碳纳管修饰的大豆过氧化物酶( )和天然酶( )在油水两相中的稳定性 ?? 4.纳米技术能够实现多酶催化反应体系的构建 ~目前, 在工业上获得应用的基本为单酶体系。有很多反应体系需要同时使用酶和辅酶, 而辅酶往往非常昂贵, 如果不能使其再生, 则难以在实际生产中获得应用。 * 现用的两种方法： Ⅰ.将两种酶与辅酶共同固定在纳米孔内, 辅酶在两种酶之间穿梭, 一种酶与辅酶的还原态共催化生成产物1, 另一种酶则与辅酶的氧化态共催化生成产物2 。这种设计不仅实现了辅酶再生, 而且可以同时获得两种重要产品。由于纳米孔尺度小, 辅酶依靠热振动就能在两种酶之间穿梭。同时, 纳米孔还能使酶稳定。 Ⅱ.多酶体系也可以利用纳米颗粒来实现, 将分别固定了酶和辅酶的纳米颗粒混合, 依靠纳米颗粒的布朗运动来实现酶和辅酶的共催化以及辅酶再生。 （图） 包括辅酶再生的纳微结构多酶催化体系设计。 【(左)酶-辅酶通过由布朗运动驱动的纳米粒子之间的碰撞发相互作用并催化生物转化反应; (右)纳米粒子被包埋在多孔微胶囊的内部形成微反应器。 * 五、纳米载体固定化酶的应用与挑战 （一）应用： 纳米材料由于其结构的特殊性, 表现出许多独特的理化性能和生物学特性, 被广泛应用于生命科学的许多领域,如酶的固定、蛋白质的分离纯化、药物载体、核酸载体、核酸的分离纯化、生物传感器等 （二）挑战 1.材料表面纳米结构对酶稳定性的影响规律； 2. 基于酶的特性设计最佳的界面纳米酶； 3. 纳米酶的回收利用； 4. 多酶体系的系统集成、匹配和高效化； 5. 重要多酶体系的产业化应用； * 新型纳米载体固定化酶的研究 * 纳米颗粒是有机或无机材料构成的亚微米基团（尺寸分布在1-100nm之间） 什么是纳米材料？ * ？ 自然界中的酶至少有70万种, 而实现工业应用的仅上百种。因此, 在开发利用酶资源方面, 可以说才刚刚起步, 潜力巨大, 迫切需要克服影响酶工业化应用的障碍, 实现酶的高效利用。这不仅需要使单个酶在各个体系(水相、油相、油??水界面等)发挥其最高活性,而且需要实现酶的重复利用、实现多酶的协调反应和辅酶再生。近年来, 随着纳米科学和纳米技术的迅速发展, 有望利用纳米技术实现上述关键技术的突破。 1.理想载体材料应具备哪些特点？ 2.决定酶催化特性的因素有哪些？ 1 理想载体材料应具备哪些特点？ 良好的机械强度和稳定性（热稳定性 化学稳定性） 能防止微生物的降解作用； 带有能与酶发生反应的官能团； 具有大的表面积和多孔结构； 不溶于水； 此外还希望无毒；无污染；便宜；来源广 2.决定酶催化特性的因素有哪些？ 酶活力 酶稳定性 选择性 * 主要内容介绍 纳米载体固定化酶 2.纳米载体固定化酶的方法 1.酶纳米载体的种类 （磁性纳米粒子用于固定化酶的研究） 3.纳米载体的特点及纳米载体固定对酶性质的影响 4.纳米酶催化剂的优点及纳米技术在酶催化应用中的进展 5.纳米载体固定化酶的应用与挑战 * 一、酶纳米载体的种类 金属纳 米载体 有机纳 米载体 非金属 无机纳 米载体 复合物 纳米载 体 酶纳米载体 （按材料性质分） 颗粒型纳米载体使用得较为 广泛 * 磁性纳米粒子用于固定化酶的研究 ——磁性粒子是一类新型的固定化酶载体材料，具有生物相容性好和固定化酶易从反应混合物中回收等优点。无机磁性纳米粒子应用较多的是 。 此类载体的核心由磁性纳米颗粒组成，外面包被有一层有机或无机分子的壳，通过这种表面修饰的方法可以在载体表面引入多种反应性功能基团（如羟基、氨基、巯基等），因此该载体可以连接酶、抗体、核酸等生物分子，已被广泛地用于生物学和医学研究。 Fe3O4 1.决定磁性纳米颗粒的磁学性能的两关键因素——小尺寸效应、表面效应 尺寸效应~当纳米颗粒小于单磁畴临界尺寸时，颗粒能分散的最好； 表面效应~颗粒粒径达到纳米级时，其具有巨大的相对表面积，也使大部分原子都处于颗粒表面，致使其具有更高的表面活性。磁性纳米颗粒具有较大的表面原子/体内原子比，其表面自旋会显著影响磁化能力。 2.磁性纳米的表面修饰 在利用磁性Fe3O4纳米颗粒作为固定化酶载体前必须对其提供适当的表面包被和有效的保护措施以保持它的稳定