[发明专利]一种高效阳离子型聚合物的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种高效阳离子型聚合物的制备方法，具体包括以下步骤：步骤1、带有长支链结构的阳离子聚合物的合成：步骤1.1、将引发剂、溶剂、前驱体和单体依次加入烧瓶中，通氮气20‑40min后，置于水浴锅中反应；步骤1.2、待反应完全后用乙醇沉淀，在50‑70℃条件下干燥后得到带有长支链结构的阳离子聚合物；步骤2、高效阳离子型聚合物的合成：步骤2.1、将得到的带有长支链结构的阳离子聚合物分散至四氢呋喃溶液中，在25‑35℃下反应4‑6h；步骤2.2、将所得产物用乙醇沉淀多次后离心洗涤，得到的固体产物在50‑70℃条件下干燥，即为高效阳离子型聚合物；本发明还公开了该聚合物的应用，该聚合物能提高固定化生物酶的耐冲击性能，连续催化性能以及操作稳定性。

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及一种高效阳离子型聚合物的制备方法，本发明还公开了该聚合物的应用。

背景技术

进入21世纪以来，伴随生物技术工程的高速发展，生命科学迎来了一个伟大的时代。与此同时对于生命科学的研究也为医药产业，工农业，以及环境能源领域带来了新的挑战和机遇，从而推动了一系列新兴技术产业的发展，为社会发展和改革开放带来了巨大的收益，但是与此同时科技发展带来的影响也是一把双刃剑，环境的污染日益加重，可开采的资源日益枯竭，不可再生资源几近短缺等诸多问题。在绿色化学和可持续发展政策的推动下，具有高效、专一催化特点的生物酶，在工农业，医药产业等领域有广阔的应用前景。

但是直接将游离酶用于催化反应中存在许多不足，如在高温、强酸强碱和有机溶剂中不稳定，容易丧失催化活性；游离酶回收困难，经济上不合理，还造成产物难以分离提纯，严重影响产品质量；生产过程难以实现连续操作，只能一次性间歇操作等。固定化酶克服了游离酶的上述不足，不仅保持了游离酶特有的催化特性，还提高了操作稳定性，生产过程易于实现连续操作，反应完成后易于与产物分离且可以重复使用，所得的产品纯度高，生产成本低。因此，酶的固定化一直是催化化学、生物化学和材料化学等领域的研究热点，其中高性能的固定化载体的合成技术是关键。

常见的生物酶的固定化方法，根据作用力基本分为化学法和物理法。物理方法为包埋法(Encapsule)和吸附法(Adsorption)。化学方法为交联法(Cross-linking)和共价结合法(Covalent binding)。

包埋法是将酶包埋在高分子凝胶网络中，或是将酶包埋在高分子的半透膜中(微胶囊型)。利用包埋法固定生物酶后，生物酶分子被载体包裹住，底物大分子通过载体与生物酶接触难度增大，生物酶分子较难发挥催化作用，酶的表观活力降低。因此，包埋法只能适合作用于底物和产物都是小分子的生物催化过程。

吸附法主要包括物理吸附法与离子吸附法。物理吸附法是指通过范德华力等物理吸附作用，将酶固定在不溶性载体上的一种方法。但离子吸附法是通过阴阳离子吸附将酶固定在载体上。这两种方法存在吸附力较弱，酶易脱落的问题。

交联法是利用双功能或多功能试剂，使生物酶蛋白分子间发生交联，达到固定生物酶的目的。但生物酶分子之间用化学键连接反应条件较激烈、生物酶失活率较高、稳定性降低并且交联生物酶需要高纯度结晶生物酶，生产方法复杂。

共价结合法是生物酶分子的表面基团与固定载体表面的官能团发生化学反应，形成共价键，通过共价键的作用实现生物酶固定的方法。共价结合法中，固定酶与载体连接牢固，不易脱落，具有较高的稳定性和重复利用率。其缺点为固定反应条件比较苛刻，固定化后生物酶活力有所降低，固定化过程较复杂。

综上所述，不同固定化方法及其应用十分普遍。物理方法固定酶，操作简单，生物酶活损失小，但重复利用率较低，导致相应的生产成本提高；化学法固定酶，生物酶活损失比物理法大，但固定化后，在多次使用后固定酶仍保持酶活，符合大规模生产需要。