静电纺丝制备中空纤维原位固定化碳酸酐酶用于二氧化碳的吸收

考察了游离碳酸酐酶吸收CO2水合体系反应条件,并通过同轴共纺静电纺丝技术制备出中空结构纤维,实现了碳酸酐酶在中空纤维中的原位包埋,提高了酶的稳定性并便于回收和重复利用.实验结果表明,固定化碳酸酐酶的热稳定性显著增强,受Cu2+和Fe3+等金属离子的抑制作用大幅度降低.连续使用11次后所生成的CaCO3沉淀量仍能达到首次使用的81.9%.固定化酶体系生成的CaCO3沉淀包括方解石型和球文石型2种晶形,而无酶和加入游离碳酸酐酶的反应体系则主要生成方解石型CaCO3沉淀.

合成生物催化中关键科学问题的研究进展

合成生物催化以多酶催化为特征,通过灵活选择不同功能的酶和反应路线设计,可以实现复杂生物基化学品的合成,在反应效率、原子经济性和环境友好方面有着不可替代性。但是其还存在两个关键科学问题:(1)氧化还原酶催化过程中辅酶的循环再生和重复利用;(2)酶在非水相和油水两相反应体系中如何实现稳定。以CO_2合成生物甲醇和天然油脂制备生物聚氨酯材料这两个具有代表性的多酶催化过程为例,介绍了合成生物催化关键科学问题的研究进展。其中,新型纳米材料与生物技术相结合在解决催化体系中辅酶再生、多酶协同以及酶的界面稳定方面有着广阔的发展前景。

中空聚氨酯纳米纤维的制备与表征及其原位固定化酶的应用

利用同轴共纺技术,以含水甘油和溶解于有机溶剂中的聚氨酯(PU)溶液作为内、外相电纺液,制备中空PU纳米纤维,研究了电纺液组成及流速、同轴喷丝头尺寸对其结构、机械强度及表面亲疏水性的影响.结果表明,以含水量5%()的甘油溶液为内相电纺液、以溶解于N,N-二甲基乙酰胺的30%(ω)PU溶液为外相电纺液、内外相电纺液流速分别为0.07和0.5mL/h、电压17kV、针头到接收板距离为25cm、温度25℃、湿度10%条件下,可制备出结构均一的中空纳米纤维,纤维膜的拉伸强度为3.9MPa,最大拉伸率为332.8%,与水表面接触角为100.2o.将辣根过氧化物酶(HRP)溶解于内相电纺液中,实现了酶在中空纳米纤维腔室内的原位包埋.在上述电纺条件下,固定化HRP的活性收率为游离酶的80%,米氏常数Km几乎与游离酶相同,固定化酶在60℃下的半衰期比游离酶提高17倍.

同轴电喷射制备中空聚氨酯微囊及其原位固定化脂肪酶

利用同轴电喷射技术,分别以含水甘油和溶解于N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)的聚氨酯(PU)溶液为内、外相电喷液,制备中空PU微囊,考察了电喷液组成及流速对其结构的影响.结果表明,以80%(?)甘油溶液和10%(ω)PU溶液为内、外相电喷液,在流速分别为0.05和1 m L/h、电压约22 k V、针头距接收板48 cm、温度30℃、湿度约10%的条件下,可制备出结构均一的中空PU微囊.在上述电喷射条件下,将南极假丝酵母脂肪酶B(CALB)溶解于内相电喷液中,原位包埋在PU微囊腔室内.固定化CALB的活性回收率为游离酶的76.19%,重复使用10次后活性仍保持60%以上,60℃下的半衰期比游离酶提高了8倍.