大自然合成礦物的能力激發(fā)了研究人員尋找生物模板來創(chuàng)建功能材料。生物學(xué)家、化學(xué)家和材料科學(xué)家都在竭盡全力尋找“綠色”的合成與組裝納米催化材料的方法。硅藻可以合成先進(jìn)的納米結(jié)構(gòu),這些單細(xì)胞微藻生活在稱為“硅藻殼”的多孔硅殼內(nèi)。通過所說的溶膠-凝膠工藝,模仿這種模型,已經(jīng)生產(chǎn)了基于二氧化硅的生物雜合物。生物分子如蛋白質(zhì)、酶或抗體可以被捕獲在二氧化硅基質(zhì)中,獲得相應(yīng)的生物傳感器和生物反應(yīng)器。本論文主要開展了下述研究工作:1.受到硅藻的啟發(fā),我們在硅酸鹽形成溶膠-凝膠的過程中引入乳糖酶,利用乳糖酶介導(dǎo)硅基載體形成籠型腔室,進(jìn)而將其外周共價(jià)連接溶菌酶,構(gòu)建了“乳糖酶-硅基載體-溶菌酶”復(fù)合物,研究了該復(fù)合物對低乳糖牛奶的催化轉(zhuǎn)化效率及其轉(zhuǎn)化過程中抑制細(xì)菌生長的特性。在構(gòu)建“乳糖酶-硅基載體-溶菌酶”復(fù)合物的過程中,我們優(yōu)化了乳糖酶的包埋過程及溶菌酶的共價(jià)連接過程。結(jié)果表明:在酶的添加量為0.6 g,硅基載體的老化時(shí)間為72小時(shí)的條件下,乳糖酶的固定化效率達(dá)到96.2%;當(dāng)溶菌酶的添加濃度為2.0 mg/ml、戊二醛的濃度為2.0%、共價(jià)連接的反應(yīng)時(shí)間為6小時(shí)、反應(yīng)介質(zhì)的p H為8.0時(shí),溶菌酶的固... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：124 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

硅藻和海綿結(jié)構(gòu)二氧化硅

的沉積技術(shù)擴(kuò)展到包封具有催化活性的生物分子上，用于開發(fā)生物傳感器系如，β-半乳糖苷酶通過包埋在二氧化硅顆粒中直接封裝在硅片上[36]�？梢栽诨罨墓杈砻嫘纬捎� R5 肽介導(dǎo)的二氧化硅。氨基在生物硅化反應(yīng)中至要，因?yàn)樗鼈兛梢酝ㄟ^交聯(lián)試劑直接在硅表面共價(jià)締合酶分子[35], 這種二氧封裝方法顯著增加了固定化酶的負(fù)載量[36]。通過溶菌酶介導(dǎo)的二氧化硅沉淀機(jī)磷酸酯水解酶（OPH）包封在二氧化硅單層中，OPH 催化有機(jī)磷酸酯底水解，可用作有機(jī)磷酸酯類農(nóng)藥和神經(jīng)毒劑的檢測系統(tǒng)。二氧化硅層是通過酶與金的非特異性吸附形成的，然后在金表面上指導(dǎo)溶菌酶催化的二氧化硅。該技術(shù)顯著增加界面的功能表面積，并且包封的 OPH 保留酶活性[37]。溶也被用作模板以催化在導(dǎo)電碳紙上形成二氧化硅。碳納米管和葡萄糖氧化酶二氧化硅復(fù)合物的形成而被封裝（圖 1.3 E-H）[38]。碳納米管充當(dāng)所得基質(zhì)一系列納米線，提供酶與紙表面之間的電連接。該技術(shù)提供了復(fù)合二氧化硅，適用于制備基于酶的燃料電池中的陽極的材料。

圖 1.4 納米管表面上形成的 Cu 納米晶體的 TEM 圖像。銅納米顆粒的粒徑可能受到 pH 引起的肽聚集狀態(tài)變化的影響。在 pH 6（A）和 pH 8（B）下，銅納米顆粒產(chǎn)生了不同的形貌[49]。除了 Bola 型表面活性劑納米管，由鞭毛蛋白組裝的高度有序的納米管已經(jīng)用于介導(dǎo)了銅納米管的形成[46]。研究中使用的工程化鞭毛蛋白展示了高度富集組氨酸殘基的肽段[50]。Kumara 及其同事用這些工程鞭毛蛋白生產(chǎn) Au 和 Pd 納米結(jié)構(gòu)，在實(shí)驗(yàn)室中，工程鞭毛蛋白納米管依次暴露于含銅離子和含硼氫化鈉的溶液中[46]。根據(jù) Cu2+離子溶液濃度的不同，鞭毛可以用 Cu 納米粒子裝飾或者用 Cu納米管包裹[46]。盡管去鐵蛋白籠的內(nèi)表面沒有高度富集組氨酸殘基，但這種多功能蛋白質(zhì)已被 Gálvez 及其同事用于生產(chǎn)銅納米顆粒（直徑~3nm）[47]。他們在進(jìn)行化學(xué)還原步驟之前，通過透析移除未結(jié)合的 Cu 離子，小心地將銅納米顆粒限制在該蛋白質(zhì)的內(nèi)部[47]。


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