酶催化因反應(yīng)條件溫和、綠色高效等優(yōu)點,在醫(yī)藥、診斷、合成等領(lǐng)域有重要應(yīng)用。然而應(yīng)用環(huán)境中常見的高溫、有機溶劑等苛刻條件容易造成天然酶的三維構(gòu)象喪失,導(dǎo)致其損失催化活性。針對該問題,本論文探索了微孔介孔金屬有機骨架材料MOFs作為酶固定化載體的新方法,深入探究典型金屬有機骨架材料ZIF-8的微孔介孔結(jié)構(gòu)對固定化酶的表觀催化活性及穩(wěn)定性的影響,為固定化酶的理性設(shè)計提供了研究基礎(chǔ)。本論文基于競爭配位策略,利用生物大分子配體單磷酸核苷和小分子配體2-甲基咪唑在常溫水相環(huán)境下競爭性地與鋅離子配位,構(gòu)建一系列具有不同配體組成的微孔介孔復(fù)合結(jié)構(gòu)的MOFs材料。通過傅里葉紅外光譜、拉曼光譜、XRD、掃描電鏡和氮氣吸附曲線等多種表征手段證實了微孔介孔MOFs的成功制備。元素分析表明,當(dāng)單磷酸腺苷與2-甲基咪唑摩爾比為3/40時,微孔和介孔同時存在,微孔介孔MOFs的比表面積為943.9 m²/g。同時,單磷酸核苷的引入能顯著增強MOFs材料在酸性條件下的穩(wěn)定性,在酸性條件下處理2小時,結(jié)構(gòu)基本保持不變。多種單磷酸核苷證實了該方法的普適性。本論文進一步通過水相原位包埋法制備了微孔介孔... 

【文章來源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：94 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

常見的酶的固定化方法

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文6所提高。Karimi等[63]將超聲法與溶劑熱法結(jié)合，合成了晶體結(jié)構(gòu)均勻的Tb-MOF。1.2.3MOFs材料的類型構(gòu)成MOFs材料的金屬離子與有機配體的選擇范圍廣，不同金屬離子與各種有機配體可組成系列具有不同性質(zhì)和孔道結(jié)構(gòu)的MOFs材料。MOFs材料種類繁多，以下選取幾個有代表性的系列介紹，除本文所列舉的幾類MOFs材料，其他類型如CPL[64]、UIO[65]系列等也具有獨特的結(jié)構(gòu)和功能，同時混合金屬、配體的MOFs材料[66]也表現(xiàn)出了其優(yōu)越的性能和良好的發(fā)展?jié)摿Α?.2.3.1ZIF系列ZIF（ZeoliticImidazolateFramework）是一類具有類似沸石結(jié)構(gòu)的MOFs材料，又被稱為“類沸石咪唑酯骨架材料”（圖1-2）。ZIF材料的有機配體是咪唑，金屬中心通常為Zn或Co，ZIF材料的結(jié)構(gòu)與分子篩類似，相當(dāng)于硅鋁分子篩四面體結(jié)構(gòu)中的Si或Al被Zn等過渡金屬取代，而氧原子則被咪唑配體取代[67]。在眾多ZIF材料中，ZIF-8和ZIF-11是主要的研究對象。圖1-2ZIF系列的MOFs材料Fig.1-2StructuresofZIFseriousMOFs.ZIF-8是ZIF系列材料中的一種，于2006年由中山大學(xué)的陳小明院士課題組首次合成[68]。ZIF-8是以Zn2+為金屬離子，2-甲基咪唑為有機配體，通過配位作用聚合而成的一類MOFs材料，多為十二面體的結(jié)構(gòu)。與其他MOFs材料相比，ZIF-8具有以下優(yōu)點[69-70]：（1）合成反應(yīng)條件溫和，原料廉價易得；（2）合成反應(yīng)時間短，微波加熱可進一步縮短合成時間；（3）具有永久多孔性、熱穩(wěn)定性、有機溶劑耐受性�；谝陨蟽�(yōu)

s材料[80]。2019年同濟大學(xué)韋廣豐等[81]基于實驗和密度泛函理論計算，設(shè)計了金屬離子競爭策略構(gòu)建非晶態(tài)MOFs材料的方法。該研究以晶態(tài)由Fe和2-甲基咪唑配位形成的MOFs材料為核心，加入Co作為競爭配位金屬，部分取待原有晶態(tài)MOFs材料中的Fe形成非晶態(tài)的殼層，最終構(gòu)建了以晶態(tài)結(jié)構(gòu)為核心，外層覆蓋無定形殼層的多層級結(jié)構(gòu)納米復(fù)合材料催化劑。梁浩課題組[82-83]發(fā)現(xiàn)單磷酸核苷能與眾多金屬離子（Zn、Fe、Cu）等配位，形成非晶態(tài)的金屬-核苷酸配位化合物。單磷酸核苷與構(gòu)成ZIF-8的有機配體2-甲基咪唑在化學(xué)結(jié)構(gòu)上具有相似性（圖1-3），都含有氮的雜環(huán)；且單磷酸核苷的空間位阻明顯大于2-甲基咪唑，有構(gòu)建大孔徑金屬有機配合物的潛能。本研究前期工作發(fā)現(xiàn)，鋅離子與單磷酸核苷（NMP）配位形成的非晶體配合物中的NMP能被2-甲基咪唑（Hmim）取代，使Zn-NMP的結(jié)構(gòu)逐漸向ZIF-8轉(zhuǎn)變（圖1-4）�；诖耍狙芯窟M一步探索利用競爭配位策略構(gòu)建具有功能性結(jié)構(gòu)的復(fù)合MOFs材料。圖1-3單磷酸核苷（AMP、GMP、CMP）與2-甲基咪唑（Hmim）的化學(xué)結(jié)構(gòu)Fig.1-3Chemicalstructuresofnucleosidemonophosphate(AMP,GMP,CMP)and2-Methylimidazole(Hmim).


本文編號：3437571