丝素蛋白水凝胶作为典型的软物质材料,近年来在许多领域发挥着重要作用。随着越来越深入的了解,丝素蛋白水凝胶凭借其优异的生物相容性和易于降解等特性,吸引了众多科研工作者的研究兴趣,并由此掀起了一股探索热潮。本文工作主要是结合生物酶催化过程,探究丝素蛋白水凝胶在生物计算和工业催化的应用,主要研究成果如下:1.基于丝素蛋白化学成胶的原理,通过将不同生物酶组合作为输入,我们提出了一种简单有效且具有双重输出信号表现形式的布尔逻辑运算体系。实验证明,我们所构建的逻辑门可以成功实现“与”、“非”及“与非”逻辑运算。这一策略的优势在于,在不产生信号“串扰”的情况下,水介质中肉眼不可见的分子事件可以将多种酶促级联反应转化为快速响应的丝素蛋白溶胶-凝胶转变,通过观察体系状态和紫外吸收变化判断体系中的成分。我们相信,这一逻辑计算网络将有机会在医学初步诊疗等方面发挥作用。2.为了能突破天然酶在工业环境中的功能局限性,我们使用丝素蛋白作为独特的溶胶-凝胶保护基质,避免其因暴露于非水反应介质中结构被破坏导致迅速失活。这种多孔的丝素蛋白水凝胶除了能保留酶的催化能力外,还能提供可渗透的孔道,有利于催化反应的进行。结果表明,固定在丝素蛋白水凝胶的天然酶在不同有机溶剂中均表现出远高于游离天然酶的活性和稳定性。同时,以被包覆于丝素蛋白水凝胶的辣根过氧化酶为例,经过五次循环使用后,仍然保留了超过50%的活性,说明其拥有一定的重复使用性能。此外,这种酶固定策略可以被拓展至其它生物催化剂,因此我们认为它将在实际工业应用中具有重大意义。