[发明专利]表面电荷调控的功能化树枝状介孔SiO2

说明书

本发明公开了一种表面电荷调控的功能化树枝状介孔SiOsubgt;2/subgt;固定化氯过氧化物酶反应器及其应用，该酶反应器是将表面氨基修饰的树枝状介孔SiOsubgt;2/subgt;纳米粒子与透明质酸或氨基质子化的壳聚糖交联后作为载体，通过静电作用和氢键作用固定氯过氧化物酶得到。本发明酶反应器所用载体孔道负载丰富的负电荷或正电荷，同时富含羟基等官能团，大大加强了载体与酶分子之间的结合力，提高了酶的负载量。该酶反应器具有良好的催化活性、热稳定性及重复使用性，在DMF、甲醇、乙腈等有机溶剂中耐受性好，并且用于降解废水中左氧氟沙星和利福昔明等药物，降解速度快、降解率高。

技术领域

本发明属于酶的固定化技术领域，具体涉及一种孔道内负载丰富的电荷、同时富含羟基等官能团的树枝状介孔SiO₂固定化氯过氧化物酶反应器及应用。

背景技术

生物酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物，大部分为蛋白质，它是一种无毒、对环境友好的生物催化剂。生物酶催化效率非常高，具有高度特异性，一种酶只能催化一种或者一类化学反应，反应条温和。但是游离酶在高温、强酸强碱、有机溶剂等环境容易失活，采用固定化酶的方式可以有效提高酶对温度、酸碱性、有机溶剂的耐受性。而且固定化酶由于其绿色、可回收等特点，在污水处理方面具有广泛的应用前景。

氯过氧化物酶(CPO)是从海洋真菌Caldariomyces fumago中分离出来的一种血红素过氧化物酶(42kDa)，兼具血红素过氧化物酶、过氧化氢酶以及细胞色素P-450等多种酶的催化特征，目前被认为是过氧化物酶家族中应用最广泛的酶。CPO可以催化多种有机反应，如：卤化反应、过氧化反应、羟基化反应、环氧化反应、磺化氧化反应，所以CPO具有很大的应用潜力。

介孔二氧化硅是指孔尺寸在2～50nm之间的二氧化硅材料，具有高的比表面积、大的孔隙体积和有序的孔隙网络、具有较强的化学稳定性、热稳定性以及操作稳定性。三维中心辐射的树枝状介孔二氧化硅孔径可调，且为垂直孔结构，在酶的固定化方面具有广泛的应用前景。但由于二氧化硅自身电性较弱，因此与CPO之间的静电相互作用相对较弱，重复使用过程中酶分子容易泄露。

发明内容

本发明的目的是提供一种催化活性高，热稳定性、重复使用性及有机溶剂耐受性好，且表面电荷可调控的功能化树枝状介孔SiO₂固定化氯过氧化物酶反应器，并为该酶反应器提供新的应用。

针对上述目的，本发明所采用的酶反应器是将表面氨基修饰的树枝状介孔SiO₂纳米粒子与透明质酸或氨基质子化的壳聚糖交联后作为载体，通过静电作用和氢键作用固定氯过氧化物酶得到。

上述酶反应器中，表面氨基修饰采用的化合物为3-氨基丙基三乙氧基硅烷、四亚乙基五胺、N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中任意一种。

上述酶反应器中，所述透明质酸是在pH为8～10的条件下，通过N-羟基琥珀酰亚胺磺酸钠盐和1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐作用，与表面氨基修饰的树枝状介孔SiO₂纳米粒子交联；所述表面氨基修饰的树枝状介孔SiO₂纳米粒子交联透明质酸后，在pH为3～4的条件下，通过静电作用和氢键作用固定氯过氧化物酶。

上述酶反应器中，所述氨基质子化的壳聚糖是通过戊二醛与表面氨基修饰的树枝状介孔SiO₂纳米粒子交联；所述表面氨基修饰的树枝状介孔SiO₂纳米粒子交联壳聚糖后，在pH为5～6的条件下，通过静电作用和氢键作用固定氯过氧化物酶。

本发明表面电荷调控的功能化树枝状介孔SiO₂固定化氯过氧化物酶反应器可用于降解左氧氟沙星和降解利福昔明。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：