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固定化酶在保持酶高效催化的基础上,实现了酶的重复回收利用。金属有机框架材料(MOF)具有较高的孔隙率和比表面积,孔道化学性质可控等特点,作为固定化酶的载体具有巨大的应用潜力。但MOF材料的孔径大小一般小于1 nm,而酶的大小一般在3-5 nm之间,因此不能直接固载。因此,本文分别通过层层自组装技术和超分子自组装技术,合成了新型的金属有机框架固载酶生物微反应器,实现了酶回收。本文的主要工作如下:(1)通过层层自组装技术,合成了新型的金属有机框架-整体柱固载酶生物微反应器,实现胰蛋白酶的固载。在毛细管内制备聚甲基丙烯酸缩水甘油酯整体柱,使用1-(3-氨基丙基)咪唑对整体柱表面进行预处理后,利用2-甲基咪唑和Zn2+通过层层自组装的方式在整体柱表面进行沸石咪唑酯骨架结构材料(ZIF-8)的生长,经过红外光谱、X射线晶体衍射等方法证明ZIF-8已成功生长。(2)通过金属螯合法以及化学偶联法实现胰蛋白酶在金属有机框架-整体柱杂化材料表面的固定化。利用该微反应器对蛋白质进行水解,43 s可得到较好的酶解效果。反相色谱和质谱结果显示,对细胞色素C和牛血清蛋白进行水解后多肽片段序列覆盖率分别为100%和52.5%。而且使用化学偶联法制备的固载酶微反应器对细胞色素C进行酶解,重复使用10次后,细胞色素C的酶解肽段的序列覆盖率保持在90%以上,证明固载酶具有良好的稳定性及重复使用性。(3)通过超分子自组装技术,设计合成了新型的金属有机框架材料纳米多酶催化体系,实现了对CO2的还原。实验首先合成了MIL-101,对MIL-101分别使用PEI 50、PEI 100、胱胺和己二胺进行氨基化修饰。在经过修饰的MIL-101表面先后合成两层HKUST-1,对碳酸酐酶、甲酸脱氢酶和谷氨酸脱氢酶进行共固定。使用MIL-101对CO2进行吸附,催化反应过程中利用MIL-101释放出来的CO2,碳酸酐酶捕获后甲酸脱氢酶转化成甲酸。四个不同的修饰体系中,产量最高的为使用PEI 100修饰的体系,使用该体系反应2 h产量可达23.86 μmol。