[发明专利]一种功能化有序介孔聚合物材料及制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种功能化有序介孔聚合物材料及制备方法和应用，该材料包括介孔高分子聚合物和负载在聚合物上的酶，所述介孔高分子聚合物利用钛源以及可溶性树脂与非离子表面活性剂和氮源自组装而成。与现有技术相比，本发明制备的负载型酶材料孔径分布均一，比表面积较大，酶负载量高，可根据不同酶的催化特性进行不同的酶催化反应，较于均相酶促反应，其反应速度更快，且易于与反应物分离，实现多次催化，符合绿色化学的理论，操作简单，制备方法简便易操作，成本较低廉。

技术领域

本发明涉及材料领域，具体涉及一种功能化有序介孔聚合物材料及制备方法和应用。

背景技术

酶是自然界的催化剂，在温和的条件下具有高反应性、选择性和专一性。酶催化广泛应用于化学、制药和食品工业。然而，工业应用中酶的使用往往因其操作稳定性低、恢复困难以及在操作条件下缺乏可重用性而受到阻碍。在固体支架上固定酶可以提高酶的稳定性，同时促进分离和恢复，同时保持活动和选择性。酶固定作用是指通过简单的吸附，共价依附，或封装，将酶分子附着或整合到大型结构中。特别地，酶分子和宿主材料之间的多点连线可以减少蛋白质的展开，从而提高稳定性

长期以来，人们对封装技术都有广泛的兴趣，这主要是由于它们与医药、制药、农业和化妆品行业的相关性。脂质体、聚合体颗粒和微乳液液滴通常是用来封装各种材料的系统，包括药物、杀虫剂、芳香剂和酶等生物分子。酶(蛋白质)通过吸附、封装和共价连接，有很长的历史。一种最广泛使用的固定酶的方法是在溶胶-凝胶硅中封装。然而，由于小孔隙大小和非开放孔隙结构，大多数研究显示，在溶液中，特定的活性低于自由酶的活性。与溶胶-凝胶硅不同，介孔二氧化硅提供了刚性的、均匀的开放式孔隙结构。功能化的介孔二氧化硅(FMS)对具有约束力的重金属离子与硫醇的功能组具有很高的亲和力。FMS用于负载酶有巨大的潜力,只要(1)孔的大小足够让酶可以舒服地进入并且反应底物和产物通过开放的孔道可以很容易地进入和扩散和(2)适合蛋白质分子的官能团提供高亲和力。最近，介孔二氧化硅用于固定化酶开始引起人们的关注。

专利CN101665614B公开了一种介孔聚合物-氧化钛硅纳米复合材料，该材料具有二维六方结构，空间群p6mm，孔径为5.0～9.0nm，孔容为0.4～1.0cm³/g，比表面积为300～800m²/g，聚合物和氧化钛硅均匀分布在介孔骨架中，钛原子主要以四配位形式键合在氧化硅骨架中；所述聚合物是酚醛树脂、呋喃树脂或脲醛树脂。该发明材料是通过在有机溶剂条件下，利用溶胶-凝胶技术将聚合物源、硅源、钛源引入到一个表面活性剂自组装的反应体系中，利用协同组装作用、聚合交联和溶剂挥发自组装技术制备而得。该材料未进行进一步的酶负载，应用范围较窄。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种功能化有序介孔聚合物材料及制备方法和应用。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种功能化有序介孔聚合物材料，该材料包括介孔高分子聚合物和负载在聚合物上的酶，所述介孔高分子聚合物利用钛源以及可溶性树脂与非离子表面活性剂和氮源自组装而成。

优选的，所述材料具有二维介观结构立方结构，酶负载量为100-300mg/g，比表面积为200-500m²/g，孔径为3-12nm，含氮量为1％-3％。

一种功能化有序介孔聚合物材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)将非离子表面活性剂溶于水和有机溶剂的混合溶液中，得到溶液A，将溶液A与水解后的钛源混合，并加入氮源修饰的可溶性树脂进行反应，之后将水和有机溶剂挥发，得到预聚体；(2)将步骤(1)得到的预聚体低温热固，再浸渍于酶溶液中进行酶负载，得到功能化有序介孔聚合物材料。