仿生矿化固定化酶研究进展.pdf

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1、安徽农业科学，JournalofAnhuiA．Sci．2013，41(34)：13097—13099责任编辑朱新秀责任校对况玲玲仿生矿化固定化酶研究进展余艳葵，王立钢，袁志林，李海云(桂林理工大学化学与生物工程学院，广西桂林541o04)摘要介绍了仿生硅化、仿生锆化、仿生钛化等常见仿生矿化研究进展，并对仿生矿化在酶的固定化中的应用现状进行了综述。关键词仿生矿化；固定化酶；氧化硅；氧化锆；氧化钛中图分类号S188；QSl4．2文献标识码A文章编号o517—6611(2013)34～13097—03ResearchAdvanceinImmobilizationo

2、fEnzymeBasedonBiomimeticMineralizationYUYan-kuietal(CollegeofChemistryandBioengineering，GuilinUniversityofTechnology，Guilin，Guangxi541004)AbstractTheresearchadvanceofpreparationofsilica，zirconiaandtitaniabybiomimeticmineralizationwereintroducedandapplicationsta—tusofbiomimeticminer

3、alizationinenzymeimmobilizationwerereviewed．KeywordsBiomimeticmineralization；Immobilizedenzyme；Silica；Zirconia；Titania固定化酶的研究开始于1910年，与游离酶相比，固定的途径。化酶具有容易与产物分开、增大酶与底物的结合力、可重复2仿生矿化研究进展使用等优点，降低了各种可能抑制因素的影响，较大程度上2．1仿生硅化与普通生物矿物的合成相似，生物体内的提高了酶的各项性能。制备理想的固定化酶，除了要选择SiO也是在生物大分子的牵引下生成的。与人工合成

4、的合适的固定化方法外，还需要选择较为理想的载体，这也是SiO相比，生物体形成的SiO性能更优越、结构有序周密，固定化酶的关键问题。近年来，随着材料仿生学的不断发且是在体内温和的条件下形成的。例如，硅藻细胞能够在生展，科学家们将结构仿生和过程仿生的思想引入到固定化酶理条件下从周围环境中吸收硅酸，并将其沉积在SDV(氧化载体的设计和制备中，开发出了新型的固定化酶载体——仿硅沉积囊)中，利用其中的protein和carbohydrate等有机质催生载体。利用仿生矿化法制备仿生载体，跟其他的载体相比化调控SiO：的成核及结构，合成纳米尺度的精密细胞壁，较具有很多优点

5、，是固定化酶很具有潜力的载体材料。如此高级精妙绝伦的结构逐渐成为人们关注的热点。目前已经有大量文献报道了利用仿生矿化固定化酶，与传统Morse等从针状海绵的轴心有机物中提取分离出一种硅的固定化酶技术相比，仿生矿化固定化酶具有固定化时间较蛋白(silicateins)，经过研究分析，结果发现该蛋白由三种异短，固定化所需条件温和，固定化过程中生成的副产物不会构体、B、-y组成，这三种异构体的分子量和氨基酸组成接影响酶的活性，包埋率高，固定化酶的稳定性更好，固定化过近。通过对比例最大的silicateino【的互补DNA序列进程灵活可控等优点。行研究，结果发现这种

6、硅蛋白是一种与组织蛋白酶和papain1生物矿化与仿生矿化概念家族高度相似的蛋白质，结构中含有大量的His和Ser残基。生物矿化(Biomineralization)是指在生物体系中具有特同时，通过试验证明silicatein具有水解和缩聚硅前驱体殊高级结构和组装方式的生物矿物的形成过程。生物矿(如正硅酸乙酯)的功能io]。Natalio课题组的研究证明了物的形成在自然界中是一种很广泛的现象，生物矿化作用区silicatein在细胞内诱导形成的SiO，颗粒的形貌和尺寸可被别于一般矿化作用的显著特征表现在：生物矿化作用是通过控制。Sumper课题组从名为Cyl

7、indrothecaf~ifo腓如硅藻有机基质和无机物离子在界面处的相互作用，从分子水平控的细胞壁中分离出silafins121，并证明silafins可以通过氢键制无机矿物的成核、生长以及矿物的堆积方式，从而使生物或静电引力催化硅酸缩聚形成氧化硅。随后，该课题组在对矿物具有特殊的高级结构和组装方式J。生物矿化具有的生物硅化过程的研究中提出了PSM模型(相分离模型)，自装配、分级结构和纳米尺寸的特征在近几年受到了各个领并发现氧化硅粒子的尺度可以通过改变反应条件来进行调域科学家们的关注，通过模拟生物矿化中有机物调节无机物控。随着对生物硅化机理和silaffin

8、s结构的不断认识和形成的机理，设计和合成特殊无机矿物