固定化生物催化剂的研究动向

近年来,国内外对于固定化酶、固定化细胞、固定化细胞器以及生物传感器的研究很活跃,在固定化方法上取得了较大进展,一部分固定化酶、固定化微生物细胞以及生物传感器在食品发酵工业、有机合成工业、化学分析、临床诊断以及能源开发等方面得到了应用。目前,大多数固定化酶、固定化细胞以及生物传感器还处在实验室研究阶段或中试阶段,有待改进;动物细胞、植物细胞以及细胞器的固定化研究还处于探索阶段、有待深入。     

包埋法固定微生物细胞技术的新进展

自六十年代固定化酶技术问世以来,固定化细胞技术随之迅速发展。到了七十年代,作为酶源的微生物菌体本身的固定化又引起人们极大兴趣,其研究和应用已涉及食品、化工、医药、环境保护等领域。目前,工业化生产上采用的固定化方法主要有两大类:吸附法和包埋法。微生物菌体的固定化一般采用包埋法。其优点是:(1)微生物菌体包埋在聚合物中不易漏出;(2)操作条件温和、对外界环境的缓冲作用大;(3)可防止微生物菌体的机械损伤,易于再生,产物分离提取容易。 载体的性能影响固定化细胞的机械强度、细胞活性、工作稳定性,因此,载体的选择及其制备方法一直     

多酶共固定化的研究进展

固定化酶技术是现代生物催化的核心技术。过去几十年里,固定化酶技术的研究主要集中在单酶固定化。近年来,多酶共固定化由于具有可增加反应的局部浓度、提高反应收率等优点而得到研究者的广泛关注。本文根据国内外研究现状并结合本实验研究从多酶非特异性共价共固定化、非特异性非共价共固定化、非共价包埋固定化以及位点特异性固定化四个方面阐述多酶固定化方法的研究进展,并分析和展望了其在工业上的应用前景。     

纳米生物催化的研究现状和发展态势

纳米生物催化领域包括:(ⅰ)利用纳米技术或纳米材料调控生物催化剂的效率;(ⅱ)直接利用纳米材料或技术实现生物催化功能,并拓展生物催化在非友好环境及疾病诊疗中的应用.纳米生物催化已成为纳米生物学重要的研究领域,主要涉及纳米载体固定化酶和纳米材料人工模拟酶(纳米酶).一方面,可以借助纳米技术或材料所具有的特殊纳米效应来增强生物催化剂的效率和稳定性.另一方面,从模拟酶的理念出发,借助纳米材料自身所具有的催化能力,直接实现对生化反应的催化,这类具有酶学特性的纳米酶被视为新一代人工模拟酶.近年来,基于纳米载体固定化酶和纳米酶技术的纳米生物催化已在疾病诊断和治疗、化工制药、环境处理等领域得到了广泛研究,并展示了其具有重要的应用价值.本文简要综述了纳米载体固定化酶和纳米酶的发展历程及应用进展.     

酶的固定化技术最新研究进展

酶是一种高效、绿色、应用广泛的生物催化剂,因其固定化形态在多种性质上均优于游离态,酶固定化技术应运而生并不断发展。我国固定化技术研究始于20世纪70年代,目前固定化酶在食品、医疗、能源、环境治理等领域得到了广泛的应用,但现有固定化技术仍存在适用范围小、成本较高等缺陷。因此,在较为成熟的传统固定化技术基础上,研究者们对新型固定化技术的研究与创新进行了大量尝试,形成了一批以固定化载体和固定化方式为核心的新型固定化技术。文中作者结合团队十余年对固定化技术的研究和理解,归纳介绍了新型酶固定化技术的发展方向和应用趋势,并阐述了对固定化技术未来发展的理解和建议。     

固定化酶:从策略到材料设计

酶是一种高效、高选择性、催化条件温和的绿色催化剂,在生物催化、生物传感、生物分离等领域具有广泛的应用价值。然而,游离酶的操作稳定性差、回收和再利用困难等缺点限制了其进一步应用。固定化酶技术应运而生,它的出现和发展为解决酶的工业化应用提供了优良的解决方案。本文中,笔者主要从酶的固定化方法、固定化酶的载体和固定化酶的应用这三方面详细介绍近几年固定化酶的研究现状,结合笔者所在课题组和国内外同行近年来的最新研究进展,重点总结了具有结构可调、孔隙率高、结晶度良好的金属-有机框架材料(MOFs)和共价有机框架材料(COFs)作为新型载体在固定化酶方面的研究进展。     

吸附法固定微生物细胞的研究进展

固定化细胞研究的历史不足三十年,但其应用和研究目前已遍及工业、医药、食品、环境保护、能源开发以及理论等方面,发展非常迅速。固定化方法主要有两大类:吸附法和包埋法。     

性能优良的测定谷氨酸的传感器

现在酶或菌体固定化的生物传感器的研制很盛行,但存在酶不稳定等问题,因此在应用上进展不大。日本味之素公司为降低生产成本,不断开发出优良的检测系统,其中固定化菌体与质谱仪组合而成的谷氨酸传感器已在工厂中应用了2年。     

MOFs固定5-羟甲基糠醛氧化酶及其催化活性的研究

固定化酶作为一种绿色高效的生物催化剂,其性能远超游离酶。目前酶的固定化技术适用范围仍然较小,酶的研究范围多停留在模型酶阶段,扩大固定化酶的研究范围具有十分重要的意义。金属有机骨架材料(MOFs)作为酶固定化的载体在近些年得到了广泛的探索,但是具有生物功能的酶-MOFs复合材料的许多特性仍有待挖掘。采用仿生矿化的合成方法将5-羟甲基糠醛氧化酶(HMFO)固定到以沸石咪唑酯(ZIF-8)为代表的MOFs材料中,制备得到一种新的生物催化剂HMFO@ZIF-8,扫描电子显微镜表征其形态区别于经典的菱形十二面体。采用考马斯亮蓝法测定蛋白质浓度,计算得到酶的固定化效率达到89. 0%。HMFO@ZIF-8催化5-羟甲基糠醛的转化率达到84. 3%,收率和选择性均高于游离酶。拓展了MOFs固定化酶的研究范围,为研究其他生物大分子复合材料的生物催化剂提供一定的借鉴意义。     

多级孔金属-有机框架固定化酶的研究进展

金属-有机框架(metal-organic frameworks, MOFs)作为酶固定化的优良载体,为生物催化反应提供优越的物理和化学保护。近年来,多级孔金属-有机框架(hierarchical porous metal-organic frameworks, HP-MOFs)由于其独特的结构优势,在固定化酶方面显示出更大的潜力。到目前为止,已经开发了各类具有原生多级孔或缺陷多级孔的HP-MOFs用于酶的固定化研究,并且使得固定化酶在催化活性、稳定性和重复利用性等方面得到了显著增强。本文系统总结了HP-MOFs用于固定化酶的各种策略,介绍了HP-MOFs固定化酶(enzyme@HP-MOFs)在催化合成、生物传感、生物医药等领域的最新应用进展。最后,讨论并展望了HP-MOFs固定化酶这一领域所面临的挑战和机遇。