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磁性介孔材料由于具有较高的比表面积,可调的孔径,良好的生物相容性和水热稳定性等优点而使其成为酶固定化领域的研究热点。目前,磁性介孔中空微球作为酶固定载体存在酶固定量较低、酶活性稳定性较差等问题。本文以介孔SiO2/Fe3O4中空微球的制备为基础,对其进行空腔尺寸的调节和官能团修饰,以期获得一种高酶固定量和良好活性稳定性的酶固定载体,具有较高的理论研究和应用价值。主要研究结果如下: 通过改变制各过程中二氧化硅前驱体(正硅酸乙酯)的添加量可制备出一系列不同空腔尺寸(230nm、280nm和330nm)的介孔中空SiO2/Fe3O4复合微球。制备的中空微球的磁饱和强度为13.5emu·g-1,可有效实现磁场分离和回收再利用。不同空腔尺寸介孔SiO2/Fe3O4中空微球的介孔孔径分布都比较窄,主要范围是2~8nm。当空腔尺寸分别是230nm、280nm和330nm时,所对应的介孔孔径是3.39nm、4.54nm和6.98nm。 中空微球的空腔结构可以作为储存酶分子天然的“仓库”,用不同空腔尺寸介孔SiO2/Fe3O4中空微球为载体对木瓜蛋白酶、漆酶和微过氧化物酶进行固定化。实验结果表明,随着介孔中空微球空腔尺寸的增大,中空微球对酶的最大固定量也会增大,当空腔尺寸增大到330nm时,介孔中空微球对木瓜蛋白酶、漆酶和微过氧化物酶的最大固定量分别为296mg·g-1、350mg·g-1和185mg·g-1。固定化酶活性的温度稳定性和pH稳定性要明显高于游离酶的活性稳定性,固定化酶有利于提高酶的活性稳定性。不同空腔尺寸介孔SiO2/Fe3O4中空微球对木瓜蛋白酶、漆酶和微过氧化物酶的吸附均符合准二级动力学模型。木瓜蛋白酶在介孔SiO2/Fe3O4中空微球载体中的吸附符合Freundlich吸附等温线,其线性相关系数是0.999。 采用共缩聚法成功地将氨丙基官能团修饰到介孔SiO2/Fe3O4中空微球的介孔孔道表面,修饰量分别是5%、10%、15%和20%。不同程度氨丙基官能化介孔SiO2/Fe3O4中空微球都具有介孔结构,介孔孔径分布主要集中在2~4nm。随着氨丙基官能团修饰量的增加,介孔中空微球的孔容和孔径都降低,孔容从1.02cm3·g-1降到0.41cm3·g-1,孔径从3.44nm降到2.18nm。中空微球对木瓜蛋白酶的固定化实验表明随着氨丙基官能团修饰量的增加,介孔中空微球载体对木瓜蛋白酶的饱和吸附量也会增加,当修饰量为15%时,最大饱和固定量为348mg·g-1。与未官能化的样品相比,氨丙基官能化后的样品固定化木瓜蛋白酶活性的温度稳定性和pH稳定性都有所增大。