【摘 要】
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生物酶因其高效、绿色、选择性高等特点而成为许多化学反应的理想催化剂。但是生物酶稳定性较差且难以回收利用的特点限制了其在工业中的应用。酶固定化技术是克服这一困难的
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生物酶因其高效、绿色、选择性高等特点而成为许多化学反应的理想催化剂。但是生物酶稳定性较差且难以回收利用的特点限制了其在工业中的应用。酶固定化技术是克服这一困难的有效方法,其中固定化载体的选择至关重要。金属有机框架(Metal-Organic Frameworks,MOFs)因其结构、孔径、性能可调节而成为酶固定化载体的理想选择。本文提出将锆基仿生金属有机框架MOF-545(Fe)用于固定化葡萄糖氧化酶(Glucose oxidase,GOx),建立模拟多酶体系,实现一步法催化级联反应,以构建稳定性良好的葡萄糖检测生物传感器。本文用表面吸附法将GOx固定于载体MOF-545(Fe)上,以构建模拟多酶体系GOx@MOF-545(Fe),并用FTIR、EDS、CLSM等表征方式证明GOx的成功负载。在此多酶体系中,MOF-545(Fe)不仅可作为载体对天然酶GOx进行固定化,还可利用其过氧化物酶催化活性与GOx协同催化级联反应。基于GOx@MOF-545(Fe)的双重催化活性,以ABTS为显色底物,对葡萄糖的浓度进行检测。结果表明,GOx@MOF-545(Fe)可作为具备低检测下限(0.28?M)和高特异性的比色生物传感器,用于葡萄糖的快速检测。同时,在载体MOF-545(Fe)的保护下,固定化酶表现出可重复使用性和良好的储存、热、抗有机溶剂稳定性。在5个使用循环后,固定化酶仍可保持其初始活性的71%;在室温下保存7天后,固定化酶保留了92%的活性,而游离酶仅保留了40%的活性。这种将仿生MOFs和天然酶结合起来进行级联催化的策略,可为设计高效、稳定、功能化的酶-无机复合催化剂提供一种新颖而简便的方法,在生物传感、生物制药和工业催化领域具有广阔的应用前景。
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