壳聚糖磁性纳米粒子制备及固定化烟酰型辅酶Ⅰ初探

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磁性纳米粒子具有超顺磁特性易分离,壳聚糖具有良好的生物相容性,结合二者的优良特性制备壳聚糖磁性纳米粒子,具有重要的研究价值。本文采用吸附/交联法制得具不同表面特性的壳聚糖磁性纳米粒子,并进行了表征,分别将其用于牛血清白蛋白(BSA)和烟酰型辅酶Ⅰ(NAD(H))的固定化,对探索磁性纳米粒子固定化酶及辅酶提供理论基础。首先,制备了具不同特性的壳聚糖磁性纳米粒子。采用高锰酸钾氧化油酸包覆的磁性纳米粒子,制得表面富含羧基的Fe3O4纳米粒子;进而通过静电相互作用将壳聚糖吸附于粒子表面,分别采用戊二醛和环氧氯丙烷交联表面胺基和羟基,经功能试剂修饰后可制得具不同表面活性基团的壳聚糖磁性纳米粒子。对制得的壳聚糖磁性纳米粒子,分别采用扫描电镜(SEM)、热重分析仪(TGA)、红外光谱仪(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)、振动样品磁强计(VSM)、Zeta电位分析仪等进行表征。结果表明羧基磁性纳米粒子表面成功包裹上壳聚糖,粒子直径约为10-20nm,饱和磁化值约为50emu/g,剩磁和矫顽力近似为零,具有超顺磁特性;粒子在宽pH范围内稳定性好。其次,研究了磁性纳米粒子吸附BSA的特性。以BSA为模型蛋白,研究了不同壳聚糖磁性纳米粒子吸附BSA的特点,分别测定了不同粒子的吸附动力学曲线和等温吸附线。结果显示,粒子与BSA均能在较短时间内达到吸附平衡。在低BSA浓度时,粒子与BSA吸附基本为单层吸附;当BSA浓度超过一定值时则转变为多层吸附。其中基于胺基交联并经环氧氯丙烷修饰后的磁性纳米粒子(MNP-CS-O-EPO)对BSA的单层吸附量最大,可达330mg/g。最后,研究了壳聚糖磁性纳米粒子对NAD+和NADH的固定化。分别考察了时间和NAD(H)浓度对不同壳聚糖磁性纳米粒子固定化NAD+和NADH的影响。结果表明,表面含环氧基团的磁性纳米粒子能有效地固定还原态辅酶(NADH),其中MNP-CS-N-EPO对NADH的固定量可达33mg/g,而MNP-CS-O-EPO则可达149mg/g;但是对氧化态辅酶(NAD+)则基本没有固定化能力。用EDC作为辅助交联试剂时,MNP-CS-N-AA对NADH和NAD+均可固定化,其对NADH的固定量可达120mg/g,而对NAD+的固定量则为43mg/g。在用乙醇脱氢酶(ADH)检验固定化NAD(H)的辅助催化性能的实验中,四种不同的固定化NAD(H)都能有效地辅助ADH催化氧化还原反应的进行。
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