新型树枝状磁性微_纳米载体的设计制备与固定化酶性能研究

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1、西北工业大学硕士学位论文西北工业大学硕士学位论文（专业学位研究生）题目：新型树枝状磁性微/纳米载体的设计制备及固定化酶性能研究作者：赵盼盼学科专业：化学工程指导教师：张秋禹寇晓康2017年03月Designandfabricationofnoveldendriticmicro/nanomagneticcarriersandtheirapplicationforenzymeimmobilizationByPanpanZhaoUndertheSupervisionofProfessorQiuyuZhangXiaok

2、angKouADissertationSubmittedtoNorthwesternPolytechnicalUniversityInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterofChemicalEngineeringXi’anP.R.ChinaMarch2017摘要摘要树枝状磁性微/纳米粒子是一种将树枝状大分子和磁性粒子完美结合的新型材料，因具有较低的毒性、较高的官能团密度、良好的稳定性和生物相容性等优点，被广泛应用于生物催化、环境保护、生物制

3、药等领域。本文设计并制备了不同柔性链结构和长度（代数）的树枝状磁性微/纳米载体，应用于假丝酵母脂肪酶和青霉素酰化酶的固定化，并对不同柔性链结构和长度的树枝状磁性微/纳米载体的合成和固定化酶的性能进行了系统研究。结果表明采用树枝状分子修饰磁性微/纳米载体，可有效解决磁性微/纳米载体表面官能团数目有限的问题，为树枝状磁性载体固定化生物大分子提供了有效的修饰改性思路。本论文的主要工作如下：1.利用溶剂热法制备了具有良好分散性的磁性纳米粒子，将二乙烯三胺、乙二胺、己二胺三种不同类型的胺试剂用于磁性纳米粒子表面接枝树枝状

4、大分子（PAMAM），得到多种树枝状大分子修饰的磁性纳米载体，并具体研究了PAMAM的柔性链结构和长度对固定化酶性能的影响规律。研究结果表明，己二胺接枝的第四代磁性纳米（Gc-4/HMD）载体对于固定化脂肪酶具有较好的效果，并且，载体Gc-4/HMD固定化脂肪酶在循环使用7次后，酶活仍剩余68.14%。2.利用改进的溶剂热法制备了高比表面积的花状Fe3O4微球，在该磁性多孔微球表面接枝树枝状大分子并用于固定化脂肪酶性能的研究。结果表明，在保持花状多孔Fe3O4微球形貌的情况下，己二胺接枝的第二代树枝状磁性多孔微

5、球（Gc-2/HMD）是固定化脂肪酶的优选载体。在最适固定化条件下，固定化脂肪酶的载酶量可达192.49mg/g载体，酶活可达2339.13U/g蛋白。此外，固定化脂肪酶相较于游离酶具有更好的热稳定性，且循环使用7次后，酶活仍保留68.83%。3.为了拓展制备的新型树枝状磁性微/纳米载体的应用范围，我们将树枝状磁性纳米载体和微载体分别固定化水性酶（青霉素酰化酶）。结果显示，己二胺接枝的树枝状磁性多孔微球（Gc-2/HMD）固定化青霉素酰化酶表现出优异的性能。在最适固定化条件下，固定化酶具有较优异的酶活，并且热稳

6、定性和操作稳定性也较游离酶得到很大的提高，在重复使用8次以后，酶活仍剩余73.91%。关键词：树枝状大分子，磁性纳米粒子，花状Fe3O4微球，柔性链结构，固定化酶IAbstractAbstractDendriticmagneticmicro/nano-carrierisanewmaterialswhichcombinesdendriticmacromoleculeandmagneticparticleperfectly.Ithasmanygreateststrengths,forinstance,lowtoxi

7、city,goodstability,goodbiocompatibilityanditisrichinfunctionalgroupdensity.Soithaswidelyusedforbio-pharmaceutical,catalysis,environmentalconservationandotherfields.Inthispaper,thedendrimermicro/nanocarrierswithdifferentstructuresandlengthsofdendrimersweresuc

8、cessfullypreparedandusedfortheimmobilizationofCandidalipaseandPenicillinacylase.Andtheperformanceofdendriticmagneticmicro/nanocarriersandimmobilizedenzymeswassystematicallystudied.Thedendriticma