磁性二氧化鈦相變材料微膠囊的制備及其在固定化脂肪酶領域中的應用.pdf

1、脂肪酶作為一種常見的生物酶，具有專一性和高效性，但在應用過程中由于游離的脂肪酶對溫度和pH值敏感、易失活和難回收等缺點限制了其應用。傳統(tǒng)工藝上采用固定化載體對其進行固定化來克服其缺點，但常見的固定化載體只能一定程度上提高固定化脂肪酶活性。本文設計和制備了一種新型的應用能量微系統(tǒng)磁性二氧化鈦相變材料微膠囊(MTPCM)并將其作為具有溫度調節(jié)功能固定化脂肪酶的載體材料，擴展了其在生物技術和生物工程中的應用。磁性微膠囊以結晶TiO2/Fe3O

2、4無機材料為壁殼，既能夠防止相變材料的泄露又能提高熱傳導率降低材料的過冷度;結晶TiO2結構緊湊不僅有利于固定化脂肪酶，而且具有無毒、抗菌、高熱穩(wěn)定性、高化學穩(wěn)定性和良好的機械性能等特點;Fe3O4無機納米粒子也賦予微膠囊超順磁性，為后期固定化脂肪酶的回收利用提供便利;以正二十烷相變材料為核與脂肪酶的最適反應溫度相匹配，為提高脂肪酶的熱性能提供可能。
　　第二章首先設計了以正二十烷為核、結晶TiO2/Fe3O4無機雜化材料為壁殼的

3、MTPCM的制備方法:第一步，通過Pickering乳液方法將Fe3O4無機納米粒子自組裝到正二十烷表面;第二步，鈦酸正丁酯前驅體通過界面縮聚形成TiO2壁殼;加入NaF結晶誘導劑誘導結晶MTPCM。然后，對MTPCM羧基化處理，用琥珀酰亞胺基團進行活化后通過一系列的共價鍵反應將脂肪酶共價鏈接到MTPCM載體表面上。
　　第三章主要是通過控制含有引發(fā)劑的混合液的滴加速率來研究其對MTPCM載體的影響，選擇最佳制備固定化脂肪酶載體的

4、方案。發(fā)現在0.5mL·min-1、0.7mL·min-1和0.9mL·min-1混合液滴加速率分別可以形成“核—殼”結構的正八面體、類球形和類八面體混合體以及微球MTPCM，經各項表征發(fā)現0.9mL·min-1混合液滴加速率條件下形成的微球形貌的MTPCM有更好的熱穩(wěn)定性和比表面積，更適宜作為脂肪酶的固定化載體。
　　第四章則是在第三章的基礎上用最佳方案制備的MTPCM載體經改性共價固定化脂肪酶(MTPCM-CRL)，并通過傅里

5、葉紅外光譜分析(FT-IR)和X射線光電子能譜(XPS)等分析證實脂肪酶被共價固定到載體表面;用振動樣品磁強計(VSM)分析表征了MTPCM-CRL磁分離性能;通過對比純TiO2固體載體固定化脂肪酶（TiO2-CRL），本實驗制備的MTPCM-CRL展現了更好的生物活性、高熱穩(wěn)定性、持久的儲存穩(wěn)定性和良好的循環(huán)穩(wěn)定性，主要是因為MTPCM載體材料的溫度調控性能。本實驗的研究開拓了相變材料微膠囊(MEPCM)新的發(fā)展和應用領域，并為脂肪酶