[发明专利]酶/钙盐/氧化石墨烯功能型纳米复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种酶/钙盐/氧化石墨烯功能型纳米复合材料及其制备方法，其中纳米复合材料包括以下质量百分含量的组分：生物酶20‑40%，磷酸钙盐晶体32‑70%和氧化石墨烯5‑30%。本发明采用动态反应法，无需高温等激烈实验方法，且没有涉及任何有机试剂符合绿色环保路线，得到的酶/钙盐/氧化石墨烯功能型纳米复合材料结构规整，在未破坏酶构象和GO纳米结构的情况下，实现了固定酶酶活的提高以及热稳定性和贮藏稳定性的提高，同时还具有一定的抗菌和吸附性能，可广泛应用于抗菌复合材料和吸附复合材料。

技术领域

本发明涉及化学材料技术领域，具体而言，涉及一种酶/钙盐/氧化石墨烯功能型纳米复合材料及其制备方法。

背景技术

酶是一种生物催化剂，具有选择性强、反应条件温和、工艺简单等优点。传统酶固定方法可以提高一定酶性能，随着现代社会的迅速发展，各种巧妙的制备工艺将不同种类的材料应用于酶固定，酶固定后的性能也越来越高。之前研究中发现多壁碳纳米管作为固定漆酶的载体用于加快电子传递，保持漆酶酶活在85.3%；而利用磁性四氧化三铁纳米颗粒固定纤维素酶，使其酶活保持率达到99.1%，虽然通过对酶固定方法地不断改善，能够保持酶较高的活性，但是极少会出现固定酶活高于自由酶活的现象。

随着材料科学的飞速发展和制备工艺的不断精进，材料领域研制出越来越多新型纳米材料，它们往往具有一定特殊的微观结构、优越的性能等，这些特点和优势将新型纳米材料推向了材料科学领域的研究前沿。其中石墨家族中氧化石墨烯（GO）由于独特的纳米结构和优良性能，可与其它物质形成独特的三维空间结构，使其各种性能增强，相关材料的应用潜力巨大，因而成为各个领域研究的热点。

随着无机材料优势的突出，多种材料同时固定酶是否具有协同作用的相关报道较少，值得深入研究。综上所述，就酶—纳米材料领域而言，还处于探索阶段，而将酶-钙盐-氧化石墨烯结合起来，形成复合纳米材料的研究还未见报道。

因此，制备出一种酶/钙盐/氧化石墨烯功能型纳米复合材料，在未破坏酶构象和GO纳米结构的情况下，提高酶/钙盐/氧化石墨烯功能型纳米复合材料酶活且提高其热稳定性和储藏稳定性。

发明内容

本发明正是基于上述技术问题至少之一，提出了一种酶/钙盐/氧化石墨烯功能型纳米复合材料及其制备方法，将酶、GO在二价钙离子存在的条件下，生成一种酶/钙盐/氧化石墨烯功能型纳米复合材料，其中GO为酶提供载体，同时作为酶的结合物，可将GO的优良性质广泛应用。该复合材料纳米结构规整，实现了酶活、热稳定性和贮藏稳定性的提高，同时还具有一定的抗菌和吸附性能。

有鉴于此，本发明提出了一种酶/钙盐/氧化石墨烯功能型纳米复合材料，包括以下质量百分含量的组分：生物酶20-40%，磷酸钙盐晶体32-70%和氧化石墨烯 5-30%。

在该技术方案中，酶/钙盐/氧化石墨烯功能型纳米复合材料能提高酶活的同时，提高纳米复合材料的热稳定性和贮藏稳定性，该纳米复合材料有望在催化、材料学、电化学、生物等多领域发挥重要作用。

根据本发明的第二方面，提出了酶/钙盐/氧化石墨烯功能型纳米复合材料在抗菌复合材料和吸附复合材料中应用。

在该技术方案中， GO 是 C-C 组成的片层，对于电子能很好的接收和传递，从而促进酶活，同时GO 具有吸附作用和抗菌作用，它将菌体吸附至纳米复合材料中，使得纳米复合材料更容易接触菌体，实现对菌体的“切割”作用，从而使得复合材料的抗菌效果更好；同时酶/钙盐/氧化石墨烯功能型纳米复合材料，并未破坏酶构象和GO纳米结构，提高了其热稳定性和储藏稳定性。

根据本发明的第三个方面，提出了一种酶/钙盐/氧化石墨烯功能型纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将氧化石墨烯分散于0.05-0.2mol/L的磷酸缓冲液中，混合均匀；

（2）将生物酶加入到步骤（1）形成的混合液中，进行混匀；