生物酶接枝聚合物及其在微通道反应器的固定机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51803167
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0305.高分子共混与复合材料
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Under the impetus of green chemistry and sustainable development, simple, the efficient, and long-lasting enzyme immobilization methods have broad application prospects in the fields of industry and agriculture. The traditional enzyme immobilization methods only emphasize the retention of its activity, and these methods have the disadvantages of complex procedure, limited repeated catalysis cycles, discontinuous operation and difficult industrialization. In this project, a graft polymer cross-linking enzyme was used to immobilize enzyme in a silicon oxide microchannel reactor, which is in a glass tube, and the enzyme was immobilized by adsorbing a biopolymer-grafted polymer from an aqueous solution. Firstly, this conjugate was first synthesized from a polycationic dendronized polymer and enzyme. The enzyme were attached along the denpol chain via stable bis-aryl hydrazone bonds. There are 5-15 enzyme molecules on an average of 100 repeating units of dendronized polymer. Secondly, the purpose of controlling the catalytic activity of the bio-enzyme grafted polymer is achieved by effectively regulating the structure and composition of the bio-enzyme grafted polymer. Finally, the immobilized behavior of immobilized polymer-enzyme in microchannel reactor, the immobilized catalytic activity, the possibility of catalytic chain reaction, and the immobilization mechanism of biological enzyme were studied. In this study, the enzyme molecules were immobilized in microchannel flow reactor by cross-linking, adsorption, embedding and covalent bonding. This work will break through the traditional preparation idea of immobilized enzyme, and enhance the application value and industrial prospect of immobilized enzyme. This work will also provide a more scientific basis for the further development of immobilized enzymes.
在绿色化学和可持续发展的推动下,简单、高效、持久的酶固定化方法在工农业领域有广阔的应用前景。传统酶固定化方法只强调保留其活性,方法复杂,重复使用次数有限,难以连续操作,工业化困难。本项目采用接枝聚合物交联酶,将氧化硅微通道反应器固定于玻璃管中,通过从水溶液吸附生物酶接枝聚合物实现酶的固定化。首先,该生物酶接枝聚合物由聚阳离子树枝状聚合物和生物酶通过稳定的双芳基腙键共价连接,控制平均100个重复单元上有5-15个酶分子。其次,通过有效调节生物酶接枝聚合物的结构和组成,达到控制生物酶接枝聚合物催化反应活性的目的。最后,研究生物酶接枝聚合物在微通道反应器的固定行为、固定后的催化活性、催化连锁反应的可能性、与生物酶的固定机理。本项目中酶分子通过交联、吸附、包埋、共价结合等复合方法固定于微通道反应器中,将突破固定化酶传统制备思路,提升固定化酶的应用价值和工业前景,为固定化酶的进一步发展提供理论依据。

结项摘要

本项目首先以二代阳离子型的聚甲基丙烯酸类接枝聚合物(PG2)为主链,经醛肼反应得到生物酶接枝聚合物(de-PG2-BAH-HRP,de-PG2-BAH-proK 和 de-PG2-BAH-(HRP,proK)),研究其在玻璃片表面、玻璃管内部、微通道反应器中的固定性能和催化活性稳定性;其次,基于羧甲基纤维素(CMC),以甲基甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)为功能单体,过硫酸钾(KPS)为引发剂引发二者接枝共聚,经戊二醛(GA)改性后,得到阳离子型聚羧甲基纤维素CMC-g-(PDMC-r-GA);经GA上醛基和辣根过氧化物酶(HRP)反应,HRP和聚合物CMC-g-(PDMC-r-GA)进行接枝共聚,得到CMC-g-(PDMC-r-GA)/HRP;通过吸附法交联法将生物酶接枝聚合物分别固定在盖玻片和玻璃微管上。通过FTIR、XRD、TG分别对聚合物的结构和性能进行了表征。并用紫外可见分光光度计(UV/vis)对固定化酶的活性以及稳定性进行了表征。结果表明,CMC-g-(PDMC-r-GA)的成功制备,与HRP接枝固定后,生物酶保持良好的稳定性和活性,在A414nm处的吸光度达到0.15左右。最后,基于羧甲基纤维素(CMC),以甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)为功能单体,过硫酸钾引发二者接枝共聚,经乙二胺(EDA)和戊二醛改性后,得到阳离子型聚合物CMC-g-( PGMA/NH2-r-GA);再经与酶交联后,得到CMC-g-( PGMA/NH2-r-GA)/HRP;通过吸附交联法将酶固定在玻璃载体商,并用紫外分光光度计(UV/vis)对酶的活性和稳定性进行测量。结果表明,固定后的生物酶活性较高,在414nm处的吸光度高达0.8左右。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(16)
紫外光固化水性油墨及墨膜耐磨性能
  • DOI:
    10.11944/j.issn.1000-0518.2020.04.190257
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    应用化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    侯成敏;张伟;夏卫民;张治发;寇艳萍
  • 通讯作者:
    寇艳萍
Preparation and properties of hydrophobic filter paper and cotton fabric with reversible solvent response
可逆溶剂响应疏水滤纸和棉织物的制备及性能
  • DOI:
    10.1088/2053-1591/ab51a4
  • 发表时间:
    2020-01
  • 期刊:
    Materials Research Express
  • 影响因子:
    2.3
  • 作者:
    Chengmin Hou;Mei Wang;Xiaolin Zhang;Na Li;Xueqi Kong;Guangming Zhuo
  • 通讯作者:
    Guangming Zhuo
基于乙基纤维素导电银浆的制备与电子纸性能研究
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1001-9731.2019.11.003
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    功能材料
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    侯成敏;寇艳萍;曹从军
  • 通讯作者:
    曹从军
水溶性含氟聚合物杂化纳米SiO_2制备超疏水材料及性能
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1001-9731.2019.08.012
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    功能材料
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    侯成敏;李娜;董海涛;张效林;曹从军;夏卫民;王梅;寇艳萍;张伟
  • 通讯作者:
    张伟
Preparation of Super-Hydrophobic Surface via Fluorinated Epoxy Resin and Nano-SiO2
含氟环氧树脂与纳米SiO2制备超疏水表面
  • DOI:
    10.1007/978-981-15-1864-5_98
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Lecture Notes in Electrical Engineering
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yanping Kou;Chengmin Hou;Congjun Cao
  • 通讯作者:
    Congjun Cao

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其他文献

一类分数阶q-差分边值问题的多重正解的存在性.,2015, 32(2):163-170.
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    黑龙江大学自然科学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    葛琦;侯成敏
  • 通讯作者:
    侯成敏
带有p-laplacian算子的分数阶多点边值问题正解的存在性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    扬州大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张瑜;侯成敏
  • 通讯作者:
    侯成敏
带有奇异p-Laplacians算子的分数阶差分方程边值问题解的存在性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    东北石油大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    金元峰;宋健楠;李霄;侯成敏
  • 通讯作者:
    侯成敏
一类有序分数阶差分方程解的存在性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    扬州大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    慎闯;何延生;侯成敏
  • 通讯作者:
    侯成敏
P-Laplcian算子的分数阶多点边值问题单调正解的存在性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    东北石油大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张瑜;侯成敏
  • 通讯作者:
    侯成敏

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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