基于废弃固定化酶再利用的高容量强阳离子交换树脂及其对溶解酶的性能

杨艳 | -> | 436| 0| 0.283742MB |离子交换树脂;固体废弃物;表面引发-原子转移自由基聚合;吸附;溶菌酶

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    随着生物催化研究的快速发展,固定化酶被广泛应用于医药、食品、生物科学、生物医药工程等工业,与游离的酶相比,固定化酶可以重复使用Cz7,但是经多次使用后固定化酶活性降低甚至完全失活,形成了大量的固定化酶废弃物。目前,固定化酶废弃物再利用的研究和应用已有很多报道。酶的固定化有非共价固定化和共价固定化两种方法。对于用非共价固定化方法制备的固定化酶,一般是将已经失活的酶从固体载体上脱附,然后在载体上重新结合新鲜的酶,达到对载体回收利用的目的。然而,用非共价固定化方法制备的固定化酶在使用过程中极易从载体上脱落,因而酶的利用率较低,并给产物的纯化带来困难,所以这种固定化酶在工业上已经基本被淘汰。目前,工业上废弃的固定化酶大多是通过共价固定化方法制备的,已有的对其再利用的方法是将其复性后再利用〕一月。除了一定化酶复性再利用的技术外,尚未发现对共价固定化方法制备的固定化酶再利用的其它技术的报道。考虑到废弃固定化酶表面具有氨基、环氧基等活性官能团,因此可以在其表面通过共价键合方式链接具有吸附功能的基团,将其转化成吸附剂以实现再利用,既避免了废弃物对环境的污染,变废为宝,又能节约合成吸附剂的成本。然而,目前还没有这方面的研究报道。
    原子转移自由基聚合(ATRP)是最为广泛的一种活性/可控自由基聚合方法,它具有可用的引发剂
种类多、单体范围广、分子设计能力强及反应条件温和等优点。ATRP活性可控,可预先确定相对分
子质量、分子结构等,可用于合成分子瓶刷型聚合物、超支化聚合物、嵌段共聚物等各种结构的聚合
物Cl1 -147。表面引发原子转移自由基聚合(SI}ITRP)方法是先将含有卤原子的引发剂通过化学键连接到固体材料表面,然后再原位引发单体的聚合,实现在有限的表面积尽可能多地接枝功能基团。目前,SI-ITRP在制备新型吸附分离材料方面得到了广泛应用。Zhang等Cls7通过SI}ITRP和“点击化学”技术结合在聚二甲基硅烷(PDMS )表面接枝环糊精,通过主体喀体作用识别体液中的疾病标记物。Li等C167采用SI}ITRP将聚甲基丙烯酞氧乙基三甲基氯化铰接枝到聚甲基丙烯酸环氧丙酷微球表面,制得一种对蛋白质具有高吸附容量的离子交换剂。Liu等C1 }7通过SI}ITRP聚合制备了一种单分散性的多孔核侥状的分子印迹聚合物,可以选择性富集自来水中的2,4,二氯苯氧基乙酸,回收率达到90.0%-93.4%。马梅花等Cl s7采用SI}ITRP将丙烯酞胺接枝到交联聚苯乙烯树脂表面,该改性树脂对2,4氯氧乙酸具有较好的吸附性能。本课题组在这一方面也进行了大量研究工作,采用SI-ITRP制备了离子交换、硼酸亲和、金属鳌合、疏水作用等多种类型的高容量吸附剂。
    本研究采用SI-ITRP法将聚(4-Z,烯基苯磺酸钠)( PNASS)接枝到失活固定化酶废弃物表面,制备
成强阳离子交换树脂,用傅里叶变换红外光谱( FT}R)进行表征,并考察了对碱性蛋白溶菌酶( Lys)的吸附性能。


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