[发明专利]一种固定化酶的含卟啉超细纤维膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及固定化酶技术。具体涉及一种固定化酶的含卟啉超细纤维膜的制备方法。

背景技术

固定化酶具有易于连续生产、稳定性高、反应条件容易控制、产物分离纯化容易和能改善产物品质等优点，已经在食品工业、轻工纺织、医学诊断、分析检测、生物电池等领域得到不同程度的应用。载体对固定化酶的催化活力和稳定性有很重要的影响。传统的固定化酶载体材料覆盖了天然高分子材料、合成高分子材料和无机材料等几大类材料，而载体材料的形式则主要包括微球、介孔材料、微孔膜材料。

近年来，随着静电纺丝技术的发展，超细纤维(ultrafine fibers)的大规模制备成为可能。超细纤维膜具有高比表面积、高孔隙率、结构性能易于调控等特点，是一种具有良好应用前景的固定化酶载体，可望克服固定化酶效率不高和底物扩散阻力增加这两个固定化酶过程中的技术难点，已有专利文献将其用作固定化酶载体(CN 1837266，CN1948474)，但仍需要针对特定的酶进行载体材料设计以提高固定化酶活力。过氧化氢酶、过氧化物酶、葡萄糖氧化酶等氧化还原酶的特点是在催化过程中存在电子转移，卟啉对固定化过氧化氢酶的活力具有促进作用(J.Phys.Chem.C，2007，111：14091-14097)，但采用卟啉共聚物导致制备过程步骤多、耗时长、载体中卟啉含量难于调控、成本高、浪费原料等等，这些缺点限制了其应用和推广，尤其难以实现大规模快速制备。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种简单快速的固定化酶的含卟啉超细纤维膜的制备方法。

本发明基于卟啉与含羧基聚丙烯腈的混合物来制备静电纺超细纤维，并固定化酶。该种固定化酶的含卟啉超细纤维膜的制备方法，包括以下步骤：

1)将含羧基聚丙烯腈与卟啉按质量比4～49∶1混合，并溶解于二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺，配置成浓度为20～200g/L的溶液；

2)将步骤1)中所制备的溶液静置脱泡，在室温下进行静电纺丝制得超细纤维膜，纺丝电压为15kV、纺丝液流速为0.5～10mL/h、喷头到接收板距离为15cm；

3)将步骤2)中收集到的超细纤维膜烘干去除残留的溶剂，分别用水和磷酸盐缓冲溶液(pH＝7.0，0.05M)冲洗，然后在摩尔比为1∶1的1-乙基-3-(N，N-二甲基氨丙基)碳二亚胺和N-羟基丁二酰亚胺水溶液中浸泡3小时，其中1-乙基-3-(N，N-二甲基氨丙基)碳二亚胺的浓度为20mg/mL；

4)将步骤3)活化后的超细纤维膜用磷酸盐缓冲溶液(pH＝7.0，0.05M)充分洗涤，然后浸泡于浓度为1～20mg/mL的酶溶液中，室温下固定化1～3小时后用磷酸盐缓冲溶液(pH＝7.0，0.05M)充分洗涤后即得固定化酶的含卟啉超细纤维膜。

所述的含羧基聚丙烯腈为丙烯腈/丙烯酸或丙烯腈/甲基丙烯酸的共聚物，其中丙烯酸或甲基丙烯酸的摩尔含量为5～15％；所述的卟啉为四苯基卟啉、四苯基锌卟啉或四苯基铜卟啉；所述的酶为过氧化氢酶、过氧化物酶或葡萄糖氧化酶。

本发明的优点在于：1)超细纤维膜的制备基于卟啉与含羧基聚丙烯腈的混合物，避免了含乙烯基卟啉的合成及其聚合过程，制备工艺简单、步骤少、原材料利用率高、制备时间短；2)超细纤维膜具有高比表面积和高孔隙率，能提供高载酶量和高催化活力；3)超细纤维膜中的卟啉组分可进一步提高固定化酶的催化活力。

附图说明

图1是含四苯基卟啉超细纤维膜的扫描电镜照片。

图2是含四苯基锌卟啉超细纤维膜的扫描电镜照片。

图3是含四苯基铜卟啉超细纤维膜的扫描电镜照片。

具体实施方式

以下实施实例对本发明做更详细的描述，但所述实例不构成对本发明的限制。

实施例1

1)将丙烯酸或甲基丙烯酸摩尔含量为15％的丙烯腈/丙烯酸或丙烯腈/甲基丙烯酸共聚物与四苯基卟啉按质量比85∶15混合，并溶解于二甲基甲酰胺，配置成浓度为50g/L的溶液；

2)将步骤1)中所制备的溶液静置脱泡，在室温下进行静电纺丝制得超细纤维膜，纺丝电压为15kV、纺丝液流速为2mL/h、喷头到接收板距离为15cm；制得的含四苯基卟啉超细纤维膜的扫描电镜照片见图1；

3)将步骤2)中收集到的超细纤维膜烘干去除残留的溶剂，分别用水和磷酸盐缓冲溶液(pH＝7.0，0.05M)冲洗，然后在摩尔比为1∶1的1-乙基-3-(N，N-二甲基氨丙基)碳二亚胺和N-羟基丁二酰亚胺水溶液中浸泡3小时，其中1-乙基-3-(N，N-二甲基氨丙基)碳二亚胺的浓度为20mg/mL；