[发明专利]一种基于三维打印一体成型的酶催化剂的制备方法

说明书

本发明提供一种基于三维打印一体成型的酶催化剂的制备方法，包括以下步骤：将酶催化剂与加入羧甲基纤维素溶液混合，搅拌至溶胶状，形成纤维素凝胶酶催化剂共混体系；应用计算机辅助设计软件建立三维打印微观模型，将纤维素凝胶酶催化剂共混体系为支架材料，将羟基磷灰石微粉末作为铺粉装置设定粉材，并在粉层的表面有选择的喷射戊二醛粘合剂，形成基于三维打印一体成型的酶催化剂。该方法制备的催化剂的外层为羟基磷灰石微粉末，中间层为相互叠加的羟基磷灰石微粉末与纤维素凝胶酶催化剂共混体系，且羟基磷灰石微粉末与纤维素凝胶酶催化剂共混体系之间通过戊二醛粘合剂粘结，酶催化剂可用于催化Knoecenagel反应、Michael加成反应和不对称Aldol反应，也可与其他催化剂复合使用。

技术领域

本发明属于药物化学领域，具体涉及一种基于三维打印一体成型的酶催化剂的制备方法。

背景技术

酶作为生物催化剂,是一类具有生物催化功能的蛋白质,能够使生物体内发生各式各样的化学变化。酶作为一种催化剂,具有高效性、专一性、低反应条件、易变形失活的特点。因此，酶能提高化学反应的速率，主要原因是降低了反应的活化能,使反应更易进行，在反应前后理论上是不被消耗的,所以还可回收利用，对环境是没有污染的,这对于发展新的环保型有机合成工业具有重要的意义。

目前，酶在有机溶剂中表现出来的催化多功能性,如用于催化酯、环氧化合物和腈的水解反应，氧化还原反应，羟醛缩合反应等。中国专利CN103038342A公开的固定在多孔氟聚合物载体上的酶催化剂，将含氟的隔膜、薄膜、带、纤维、中空纤维、管、编织物和海绵作为载体，载体的每个层的有效孔径大于酶催化剂的尺寸，酶催化剂为水解酶、转移酶、异构酶、裂解酶、连接酶、脱水酶、过氧化氢酶、羟化酶、腈水解酶、核酸酶、聚合酶、激酶、磷酸酶或者其混合物。FAI方法制备的多孔氟聚合物载体和固定在载体上的酶催化剂，在中等温度下具有高的选择反应的潜力，而且可实现与产物或者副产物的选择性分离。中国专利CN104593353A公开的一种生物酶-化学复合催化剂及其制备方法和应用，利用戊二醛作为交联剂，将树枝状的糖化酶生物酶催化剂上连接圆球形的化学催化剂，该化学催化剂为负载钌纳米粒子的介孔碳/二氧化硅核壳球，再加入硼氢化钠还原，得到生物酶-化学复合催化剂。该生物酶-化学复合催化剂在淀粉水解-加氢一锅法生产山梨醇中表现出优异的催化活性，且催化剂的可循环利用率高，使用寿命长，大大降低了生产成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于三维打印一体成型的酶催化剂的制备方法，将酶催化剂与加入羧甲基纤维素溶液混合形成纤维素凝胶酶催化剂共混体系，利用三维打印技术，将纤维素凝胶酶催化剂共混体系为支架材料，将羟基磷灰石微粉末作为铺粉装置设定粉材，并在粉层的表面有选择的喷射戊二醛粘合剂，形成基于三维打印一体成型的酶催化剂。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种基于三维打印一体成型的酶催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将酶催化剂与加入羧甲基纤维素溶液混合，搅拌至溶胶状，形成纤维素凝胶酶催化剂共混体系；

(2)应用计算机辅助设计软件建立三维打印微观模型，将纤维素凝胶酶催化剂共混体系为支架材料，将羟基磷灰石微粉末作为铺粉装置设定粉材，并在粉层的表面有选择的喷射戊二醛粘合剂，形成基于三维打印一体成型的酶催化剂。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，羧甲基纤维素溶液中羧甲基纤维素的取代度为0.6-0.75，羧甲基纤维素溶液的粘度为5200-6400，pH值为6.2-7。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，纤维素凝胶酶催化剂共混体系中酶催化剂的含量为0.05-2wt％。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，酶催化剂为脂肪酶、腈水解酶、碱性蛋白酶或者酸性蛋白酶。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，微观模型为棒状、微球状、星状或者十字交叉状。