[发明专利]一种Wulff型苯硼酸AABOB功能化磁性纳米微球及其制备方法和应用

说明书

本发明属于无机材料和分析技术领域，涉及一种Wulff型苯硼酸AABOB功能化磁性纳米微球及其制备方法和应用；本发明首先将Fe3O4@MPS微球与乙腈混合超声分散后，加入AABOB、N‑烯丙基咪唑、交联剂MBAA和引发剂偶氮二异丁腈，加热引发聚合反应；所得产物反复洗涤后真空干燥；然后将本发明所得产物经过镍离子的协同作用，进行辣根过氧化物酶的固定化，并将得到的固定化酶用于酚类污染物的降解；本发明材料合成的固定化酶具有很好的重复利用能力，其相对酶活在重复利用5次后依然能达到83%，远高于目前文献报道；其pH稳定性，温度稳定性和贮藏稳定性和未固定化的材料相比都有显著的提高。

技术领域

本发明属于无机材料和分析技术领域，涉及一种Wulff型苯硼酸AABOB功能化磁性纳米微球及其制备方法和应用。

背景技术

含酚废水是世界上工业废水污染最严重的问题之一。含酚废水主要来源于钢铁工业、造纸工业和塑料加工工业等，如果这种废水不经过处理而直接排放到河流、环境中，会造成非常严重的污染，对人体、水体、鱼体以及农作物带来严重的危害。目前处理含酚废水的方法综合起来主要是包括物理法、化学法和生化法三大类。物理处理法对处理条件要求非常高，而且处理过程所需费用昂贵；化学处理法可能会产生二次污染的情况；微生物降解酚类废水需要消耗大量的时间，而且酚类废水会对微生物产生毒害作用。

酶催化反应是一种绿色、环保的化学反应过程，近年来采用辣根过氧化物酶（HRP）处理酚类和苯胺类废水的研究受到了科研工作者的广泛研究。传统的溶液酶在处理含酚废水中，容易受到其他污染物影响，且酶不能回收利用、易失活、稳定性差。而酶经过固定化后，难回收、再利用差等问题能得到有效解决，并且可提高酶的稳定性，所以对HRP的固定化研究显得尤为重要。目前对HRP固定化的载体材料，主要包括以下四类：（1）无机载体，常用的有Fe₃O₄、活性炭；（2）天然高分子载体，如壳聚糖、纤维素和海藻酸等；（3）合成高分子载体，目前报道较多的载体有聚丙稀酰胺、聚苯胺、聚酮、聚乙烯醇等；（4）复合载体，当单一的载体不能满足要求，复合载体也随之产生，其可通过不同的材料间的组合来弥补缺陷，来满足特定条件下对载体的要求。目前报道的这些的载体材料对HRP的固定化效果有待进一步来优化，主要缺陷体现在酶的载量不高，而且循环使用能力有待加强。

利用载体（Fe₃O₄）上嫁接的金属离子Ni²⁺，可以和HRP中的酰胺基团产生协同作用而生成具有较高酶活的酶-无机杂化纳米花。但是对于Ni²⁺固定化的HRP，催化反应应该在中性或弱碱的条件下进行，因为Ni₃(PO₄)₂在酸性介质中具有不稳定性；同时由于HRP没有组氨酸标签，所以载体颗粒上的Ni²⁺和酶上的酰胺基团的协同作用不是很强，这会导致不理想的固定化效果。当前，硼酸功能化的杂交纳米颗粒已经被广泛地应用于选择性地富集糖蛋白、动态血糖监控、控释和药物传导中，可是关于硼酸在酶的固定化中却很少有报道。

发明内容

本发明的目的在于克服目前的固定化辣根过氧化物酶固载量较低、重复利用能力较差等一些不足之处，从而提供一种Wulff型苯硼酸AABOB功能化的磁性纳米微球固定化辣根过氧化物酶。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案如下：

本发明首先提供一种新型的由Wulff型苯硼酸AABOB功能化的磁性纳米微球，所述微球直径为150 nm，整体分散均匀并具有超顺磁性，能在外加磁场下实现快速分离。

本发明还提供一种由Wulff型苯硼酸AABOB功能化的磁性纳米微球的制备方法，具体制备步骤如下：

（1）5-硝基-2-（羟甲基）苯硼酸环状单酯（NBOB）的合成：