金磁微粒的制备及其对葡萄糖氧化酶的固定化研究

论文摘要

金磁微粒是指表面包覆材料为金纳米微粒的磁性纳米复合微粒,根据结构和组成的不同,可以分为核壳型和组装型两种。金磁微粒集合了外磁场中可分离性和金纳米粒的生物快速固定化等特点,对有关纳米级金磁性纳米微粒的合成和应用研究已经成为各国科学家关注的热点。葡萄糖氧化酶（Glucose oxidase,简称GOD）是一种需氧脱氢酶,在有氧条件下它能专一地将β-D-葡萄糖氧化成为D-葡萄糖-δ-内酯和过氧化氢,在医学诊断试剂和环境检测等领域具有重要应用价值,固定化葡萄糖氧化酶具有非常重要的意义。酶固定化技术是实验酶重复连续使用和稳定性改善的有效手段,而磁性微粒与其它载体相比,更利于分离和回收,有着巨大的发展潜力。本文较系统地介绍了核壳型和组装型金磁微粒的制备过程,对两种载体材料的物理化学性质进行了表征;并用两种金磁微粒固定了葡萄糖氧化酶,研究了两种金磁微粒固定化葡萄糖氧化酶的最佳固定化条件,同时将固定化葡萄糖氧化酶与与游离酶的酶学性质与催化效果作了较详细的对比。1.通过化学共沉淀法合成了磁性Fe3O4微粒,利用种子生长法合成核壳金磁微粒;使用3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）对Fe3O4微粒进行表面氨基化修饰,酸碱滴定法测得氨基化Fe3O4微粒表面氨基含量为0.15mmol/g,采用Frens法合成了粒径在20nm左右的纳米级胶体金,利用金纳米微粒表面的AuCl4-和AuCl2-离子与RNH2结合的能力将金纳米微粒组装到Fe3O4微粒表面,得到组装型金磁微粒。2.对两种方法合成的金磁微粒进行表征,所制得的核壳型金磁微粒饱和磁化强度为41emu/g,原子吸收光谱分析证明Fe3O4表面与Au结合,且Fe3O4与Au的物质的量比为1:1.61;实验制得组装型金磁微粒经红外光谱分析表明Fe3O4结合Si-O层,表面氨基与Au结合,实际结构与理论模型相吻合;组装型金磁微粒饱和磁化强度为58emu/g,Fe3O4与Au的物质的量比为1:0.97。核壳型与组装型金磁微粒的特征吸收峰均位于550nm,平均粒径在50nm左右,核壳型金磁微粒分散性能优于组装型。3.核壳型金磁微粒固定化葡萄糖氧化酶的最适条件为:固定化温度为23.42℃,pH=5.71条件下,5g/L Fe3O4与0.1%HAuCl4的体积比为1:1.93固定2h,获得的固定化葡萄糖氧化酶酶活力为583U/g,比活力为38.7U/mg,酶活回收率为56.4%;组装型金磁微粒固定化葡萄糖氧化酶的最适条件可确定为:在固定化温度为27.38℃,pH=5.53条件下5g/L Fe3O4与0.1%HAuCl4的体积比为1:1.89固定2h,在此条件下获得的固定化葡萄糖氧化酶经测其酶活力为501U/g,比活力为30.1U/mg,酶活回收率为47.3%。4.经酶学性质分析,两种合成方法制得金磁性微粒的固定化酶最适温度与游离酶均为24℃,组装型金磁微粒固定化酶最适pH较游离酶下降0.5个单位,两种金磁微粒固定化酶热稳定性和pH稳定性均有所提高,且组装型对比核壳型金磁微粒固定化酶具有更好的操作稳定性和保存稳定性。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1.文献综述
• 1.1 纳米材料简介
• 1.2 磁性纳米微粒概述
• 1.2.1 磁性纳米微粒的性质
• 1.2.2 磁性纳米微粒的应用
• 1.3 金磁微粒研究现状
• 1.3.1 金磁微粒的性质
• 1.3.2 金磁微粒的制备
• 1.3.3 金磁微粒的应用
• 1.4 葡萄糖氧化酶研究现状
• 1.5 固定化酶技术概述
• 1.5.1 固定化酶的方法
• 1.5.2 固定化酶载体材料的性能要求
• 1.5.3 固定化葡萄糖氧化酶研究概述
• 1.6 选题的意义和主要工作内容
• 1.6.1 选题的意义
• 1.6.2 主要工作内容
• 2 金磁微粒的制备与表征
• 2.1 实验试剂及主要仪器
• 2.2 实验方法
• 3O₄微粒的制备'>2.2.1 水相分散的Fe₃O₄微粒的制备
• 2.2.2 金纳米微粒的合成
• 2.2.3 核壳型金磁微粒的制备
• 2.2.4 组装型金磁微粒的制备
• 2.3 金磁微粒的表征
• 2.3.1 形态和外观
• 2.3.2 紫外可见光吸收光谱分析
• 2.3.3 透射电子显微镜分析
• 2.3.4 原子吸收光谱分析
• 2.3.5 磁学性质分析
• 2.3.6 红外吸收光谱分析
• 2.4 本章小结
• 3 金磁微粒固定化葡萄糖氧化酶的研究
• 3.1 实验试剂及主要仪器
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 葡萄糖氧化酶的酶活力测定方法
• 3.2.2 固定化葡萄糖氧化酶的活力测定
• 3.2.3 金磁微粒固定化葡萄糖氧化酶及固定化条件选择
• 3.2.4 固定化葡萄糖氧化酶的酶学性质研究
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 金磁微粒固定化条件的选择
• 3.3.2 固定化葡萄糖氧化酶的酶学性质研究
• 4 全文总结
• 5 参考文献
• 致谢