一种磁性酶纳米凝胶生物催化颗粒及其制备方法
专利汇可以提供一种磁性酶纳米凝胶生物催化颗粒及其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种 磁性 酶纳米凝胶颗粒及其制备方法。该磁性酶纳米凝胶颗粒为 核壳结构 ，其核心为表面 吸附 酶分子的磁性 纳米粒子 ，酶分子与磁性纳米粒子以静电 力 相互作用； 外壳 为交联的高分子材料层；核壳之间通过化学键连接。制备方法如下：先在磁性纳米粒子表面通过化学修饰引入 氨 基、 碳 碳双键、羧基等基团，然后通过调节溶液pI得到酶-粒子的 纳米级 复合材料 ，最后以乙烯基 单体 为原料，通过自由基聚合得到。该方法具有简单温和、便于纯化、易于工业实施放大的特点。本发明的磁性酶纳米凝胶颗粒具有 生物 催化活性高、热 稳定性 强、便于循环利用的特点，在有机合成、食品工业、 洗涤剂 工业、 能源 工业、生物医药、 传感器 等领域具有广泛的应用前景。，下面是一种磁性酶纳米凝胶生物催化颗粒及其制备方法专利的具体信息内容。
1.一种磁性酶纳米凝胶颗粒，其为核壳结构，核芯为吸附酶分子的磁性纳米粒子，外壳为交联的高分子材料层；所述磁性纳米粒子的表面修饰有可与所述交联的高分子材料层反应的基团，所述核壳之间通过化学键连接。
2.根据权利要求1所述的磁性酶纳米凝胶颗粒，其特征在于：所述磁性酶纳米凝胶颗粒的粒径为150-250nm，所述交联的高分子材料层的厚度为100-200nm。
3.根据权利要求1或2所述的磁性酶纳米凝胶颗粒，其特征在于：所述磁性纳米粒子为金属纳米粒子、合金纳米粒子或过渡族金属氧化物纳米粒子；所述金属纳米粒子具体为Fe、Ni或Co纳米粒子，所述合金纳米粒子具体为Fe-Pt合金纳米粒子或Fe-Co合金纳米粒子，所述过渡族金属氧化物纳米粒子具体为Fe3O4纳米粒子、γ-Fe2O3纳米粒子、MnO纳米粒子或FeCoO纳米粒子；所述磁性纳米粒子的粒径为5-20nm；所述酶为脂肪酶、胰蛋白酶或细胞色素丙。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的磁性酶纳米凝胶颗粒，其特征在于：所述磁性酶纳米凝胶颗粒是按照权利要求5-10中任一项所述方法制备得到的。
5.一种制备权利要求1-3中任一项所述磁性酶纳米凝胶颗粒的方法，是以下述质量份的物质为原料制备得到的：表面修饰的磁性纳米粒子40份、酶10份、形成所述高分子材料层的单体200-400份、交联剂0.5～5份和引发剂0.5～20份，所述表面修饰的磁性纳米粒子其表面具有可聚合基团以及对所述酶分子具有静电吸附作用的基团；
所述方法包括下述步骤：
1)将表面修饰的磁性纳米粒子与酶加入pH值为5～10的缓冲溶液中，在0～50℃条件下反应0.5～6小时，得到酶-纳米粒子复合物，即所述磁性酶纳米凝胶颗粒的核芯；
2)将所述酶-纳米粒子复合物加入到有机溶剂水溶液中，再加入所述形成所述高分子材料层的单体、引发剂和交联剂，在0～50℃下反应0.5～6小时，得到所述磁性酶纳米凝胶颗粒。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述表面修饰的磁性纳米粒子是按照下述三种方法中的任意一种制备得到的：
方法一：
将磁性纳米粒子与硅烷偶联剂在有机溶剂水溶液中，于30～70℃下反应5～12小时，即得表面修饰的磁性纳米粒子；其中，所述硅烷偶联剂为至少两种硅烷偶联剂的混合物，所述硅烷偶联剂的结构式为Y(CH2)SiX3，X代表可水解基团和Y代表有机功能基团，所述Y为对所述酶分子具有静电吸附作用的基团和可聚合基团，所述对所述酶分子具有静电吸附作用的基团和可聚合基团的摩尔比为90∶10-50∶50；所述磁性纳米粒子与所述硅烷偶联剂的质量份数比为200∶2～40；
方法二：
1)将磁性纳米粒子与硅烷偶联剂在有机溶剂水溶液中，于30～70℃下反应5～12小时；其中，所述硅烷偶联剂的结构式为Y(CH2)SiX3，X代表可水解基团和Y代表带氨基；
2)将步骤1)修饰后的磁性纳米粒子加入到pH值为8～9的缓冲液中，再加入粒子修饰剂A，在0～50℃条件下反应0.5～6小时，即得表面修饰的磁性纳米粒子；所述粒子修饰剂A是分子结构中至少含有一个可聚合基团且可与氨基发生反应形成化学键连接的物质；
所述磁性纳米粒子、所述硅烷偶联剂与所述粒子修饰剂A的质量份数比为
200∶2-40∶0.2-20；
方法三：
1)将磁性纳米粒子与硅烷偶联剂在有机溶剂水溶液中，于30～70℃下反应5～12小时；其中，所述硅烷偶联剂的结构式为Y(CH2)SiX3，X代表可水解基团和Y代表氨基；
2)将步骤1)修饰后的磁性纳米粒子加入到pH值为8～9的缓冲液中，再加入粒子修饰剂A，在0～50℃条件下反应0.5～6小时；所述粒子修饰剂A是分子结构中至少含有一个可聚合基团且可与氨基发生反应形成化学键连接的物质；
3)将步骤2)修饰后的磁性粒子加入到有机溶剂中，再加入粒子修饰剂B，在0～50℃条件下反应2～6小时，即得表面修饰的磁性纳米粒子；所述粒子修饰剂B是分子结构中至少含有一个羧基且可与所述硅烷偶联剂中的有机功能基团发生反应形成化学键连接的物质；
所述磁性纳米粒子、所述硅烷偶联剂、所述粒子修饰剂A、所述粒子修饰剂B的质量份数比为200∶2-40∶0.2-20∶100-150。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述硅烷偶联剂的结构式中Y代表氨基，所述硅烷偶联剂具体为3-氨丙基三乙氧基硅烷或3-氨丙基三甲氧基硅烷；所述硅烷偶联剂的结构式中Y代表可聚合基团，所述硅烷偶联剂具体为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、3-(异丁烯酰氧)丙基三甲基硅烷、或3-甲基丙烯酸丙基(三甲氧基硅烷)；
所述粒子修饰剂A选自下述至少一种：丙烯酸琥珀酰亚胺酯、丙烯酰氯、丙烯酰溴和衣康酸酯；
所述粒子修饰剂B选自下述至少一种：琥珀酸酐和马来酸酐。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于：所述磁性纳米粒子为金属纳米粒子、合金纳米粒子或过渡族金属氧化物纳米粒子；所述金属纳米粒子具体为Fe，Ni所述合金纳米粒子具体为Fe-Pt合金纳米粒子或Fe-Co合金纳米粒子，所述过渡族金属氧化物纳米粒子具体为Fe3O4纳米粒子、γ-Fe2O3纳米粒子、MnO纳米粒子或FeCoO纳米粒子；所述磁性纳米粒子的粒径为5-20nm。
9.根据权利要求5-8中任一项所述的方法，其特征在于：所述形成所述高分子材料层的单体为含乙烯基的单体；所述含乙烯基单体是可通过自由基聚合反应形成聚合物的乙烯基单体；所述乙烯基单体具体选自下述至少一种：丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯酸钠、丙烯酰化聚乙二醇、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、顺丁二烯、三羟基甲基丙烷和三甲基丙烯酸酯。
10.根据权利要求5-9中任一项所述的方法，其特征在于：所述引发剂是在0～50℃条件下能够引发产生自由基使乙烯基单体发生自由基聚合的热引发或氧化还原引发类物质；
所述引发剂具体选自A和B按照质量比1∶1～1∶3组成的复合引发体系；所述A选自下述至少一种：过硫酸钾、过硫酸铵、过氧化氢、叔丁基过氧化氢和过氧化苯二甲酰；所述B选择下述至少一种：亚铁盐、亚硫酸盐、N，N’-二甲基苯胺、氨水、N，N’-二甲基-对甲苯胺、N，N，N’，N’-四甲基乙二胺、哌啶和N-甲基吗啉；
所述交联剂为N，N’-甲叉双丙烯酰胺。
11.根据权利要求5-10中任一项所述的方法，其特征在于：所述有机溶剂选自下述任意一种：二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、甲醇、四氢呋喃、乙腈、乙醇和丙酮；
所述有机溶剂水溶液是含下述至少一种有机溶剂的水溶液：二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、甲醇、乙腈、乙醇和丙酮其中，有机溶剂的质量百分比含量为0.5～50％；
所述pH值为5～10的缓冲溶液选自下述任意一种物质的水溶液：磷酸钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、磷酸钾、磷酸氢钾、磷酸二氢钠、硼酸、硼酸钠、硼酸钾、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾、乙酸、乙酸钠、柠檬酸、柠檬酸钠和Tris碱-盐酸。
一种磁性酶纳米凝胶生物催化颗粒及其制备方法
技术领域
背景技术
发明内容
具体实施方式
89％，而产物粒径为200nm。
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