[发明专利]一种固定化酶用的磁性三组分环氧大孔树脂及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及固定化酶生物技术领域，尤其涉及了一种用于固定化酶的磁性三组分环氧基大孔树脂及其制备方法。

背景技术：

载体材料是成功固定化酶以及影响固定化酶活力高低的重要因素。由于酶蛋白的活性中心是酶催化的关键，同时，酶的空间结构也与酶活密切相关，因此，在固定过程中必须注意酶活性中心不受载体材料的影响。

从载体材料的组成来看，固定化酶所使用的载体可以分为无机载体、高分子载体、复合载体及新型载体等。无机载体的稳定性好、机械强度高、对酶和微生物无毒性、耐酸碱、成本较低，其不足之处在于结构不易调控，影响传质且键合酶的能力差。高分子载体包括天然高分子材料与合成高分子材料：（1）天然高分子材料如纤维素、葡聚糖、琼脂糖等，此类载体亲水性好，但机械强度差、易生物降解、成本高。(2)合成高分子材料包括很多种，常用的有聚丙烯、聚丙烯酰胺、聚丙烯腈等。此类载体的合成简单，与酶的共价键结合强度高。复合载体是将有机材料与无机材料复合组成的新型材料。目前主要有磁性高分子微球，这种载体可以在外加磁场的作用下，进行快速运动或分离。新型载体主要有：（1）介孔材料，介孔材料是一种多孔固体材料，它有蜂网状的通道，大小只有2~50nm，具有较大的孔径和比表面积，理论上具有较大的固载量。（2）环境敏感性载体，此类载体是非水溶性的，通过调节体系的温度或pH实现酶与底物和产物的分离。（3）导电载体，导电载体具有一定的电子传导性，在基于酶电极的生物传感器领域得到了广泛的应用，然而导电载体制备成本高，加工成型差不利于酶生物传感器的广泛应用。

2009年王霞等发表了关于磁性载体的文章，该文章中报道的反应体系是：首先甲基丙烯酸缩水甘油酯在油酸包裹的四氧化三铁上发生聚合反应引入环氧基，然后加入乙二胺引入氨基，最后加入戊二醛使载体和酶交联。虽然酶在载体上的活性没有减少，但是每克载体的装载酶量只有16.1mg/g[Xia Wang，Wen Wang, Yi Xu，and Zhi Li/ Journal of the american chemical society . 220，131， 12892-12893]。其后，又发表一篇文献，反应体系为：氨水共沉淀铁离子产生带有氨基的四氧化三铁颗粒，然后用戊二醛使酶和载体交联。方法虽然巧妙的利用四氧化三铁上残留的氨基，但是酶的装载量有限，文献中并没有给出具体数值[Xia Wang，Peipei Dou， Peng Zhao，Yi Ding，and Ping Xu/ ChemSusChem. 2009, 2, 947-950]。为进一步提高磁性固定化酶载体材料的性能及固载量，我们合成了磁性三组分环氧基大孔树脂，该树脂除了具有磁性外还具有一定的孔径分布和比表面积，相比其它文献，我们合成的产品具有一些优势。

发明内容：

本发明的目的是提供一种磁性三组分环氧基大孔树脂及其制备方法。合成的树脂中含有磁性材料，能够快速运动和分离，同时该聚合物是一种多孔共聚物，具有一定的孔径分布和较大的比表面积；反应单体中含有环氧基团，羟基基团，所以聚合物与酶能够互溶，且能利用共价键固定化酶。因此，该类载体既具有磁性材料的优势，又有介孔材料的高固载量和天然高分子材料良好的亲水性。

本发明制备磁性三组分环氧基大孔树脂包括如下步骤：

磁性三组分环氧基大孔树脂的合成

表面改性的Fe₃O₄纳米粒子参考相关文献合成。

采用悬浮聚合，以去离子水、电解质氯化钠、分散剂聚乙烯醇吡咯烷酮和聚乙烯醇的混合物为分散相，电解质的用量为分散相用量的1.0%~15.0%，分散剂的用量为分散相用量的0.1wt%~5.0wt%；以功能单体甲基丙烯酸缩水甘油酯和甲基丙烯酸羟乙酯、交联剂二甲基丙烯酸乙二醇酯、混合致孔剂乙酸丁酯和正辛醇、油溶性引发剂偶氮二异丁腈、表面改性的Fe₃O₄纳米粒子为油相，超声使其完全分散，将其置于45~80℃的恒温水浴槽中反应6~10小时。含环氧基功能单体的用量为聚合相摩尔质量百分数的10.0%~90.0%；，含羟基功能单体的用量为聚合相摩尔质量百分数的5.0%~15.0%；交联剂用量为聚合相摩尔质量百分数10.0%~90.0%；磁性纳米粒子占油相的质量分数为0.2%~5.0%；引发剂用量为聚合相质量百分数0.1%~2.0%；混合致孔剂，二者的体积比为1:1~9:1；混合致孔剂同聚合相的体积比为1:3~3:1；分散相的体积同聚合相和混合致孔剂二者体积之和比3:1~12:1。

具体实施方式：