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金属有机框架材料(Metal-organic frameworks,MOFs)是由金属节点和有机配体通过配位键形成的一类新型材料。由于其高比表面积,易调整的孔径,金属节点和配体的易修饰性和温和的合成条件等特点使得MOFs材料被认为是固定化酶和模拟酶的理想材料。均苯三甲酸作为一种重要的多羧酸类有机配体,常用于构筑配位聚合物。本文采用均苯三甲酸作为有机配体,分别与镍离子和铁离子形成金属有机框架材料,并对于其应用进行了研究。主要研究结果如下:1.本文合成了基于镍离子的MOFs材料(Ni-BTC)。与其他镍修饰材料相比,其合成方法更为简单,合成时间也大大缩短。通过表征实验,我们发现合成的Ni-BTC材料大体呈现为长棒状,其由镍离子与均苯三甲酸的羧基结合形成。经过对固定化条件的优化,Ni-BTC材料可实现对于带组氨酸标签碳酸酐酶的一步高效固定化,其酶活回收率为约99%。在固定化后,碳酸酐酶的稳定性(pH和储存)增强。固定化碳酸酐酶表现出优异的可重复使用性,在8次循环后仍可保留65%的初始活性。在动力学实验中,固定化酶和游离酶拥有相似的Km和Vmax值。2.为了提高固定化酶的回收率和产物的分离,磁响应性镍基金属有机框架材料(Fe3O4/Ni-BTC)通过一步水热法被合成。表征结果表明Fe3O4/Ni-BTC材料仍为长棒状结构,磁性纳米颗粒仅附着于Ni-BTC材料的表面。磁性纳米颗粒的引入使Fe3O4/Ni-BTC材料具有良好的磁响应性。带组氨酸标签的增强型荧光蛋白和不带氨酸标签的增强型荧光蛋白被制备以研究蛋白与载体之间的结合作用力。蛋白吸附和解吸实验证明了蛋白与载体的吸附是多种作用力共同作用的结果。在高温条件下,Fe304/Ni-BTC材料可实现对于带组氨酸标签热稳定S-腺苷蛋氨酸合成酶的一步高效固定化,其酶活回收率为约95%‰在固定化后,S-腺苷蛋氨酸合成酶的pH稳定性和热稳定性均提高。固定化S-腺苷蛋氨酸合成酶表现出良好的可重复使用性,在5次循环后仍可保留75%的初始活性。3.与多种金属离子的配位实验中,只有铁离子可与均苯三甲酸形成稳定的结构。经过一系列的条件优化,Fe-BTC的最佳合成条件为:HEPES的浓度为100 mM,pH为7.4,Fe/BTC(摩尔比)=5:1。表征结果显示Fe-BTC材料为无定型结构,其由铁离子与均苯三甲酸的羧酸相连而形成,同时HEPES也参与到配位合成中。Fe-BTC材料具有模拟过氧化物酶活性,与0-100 μM范围内的过氧化氢具有良好的响应关系。同时,Fe-BTC材料具有优异选择性和重复使用性。