酶催化因反应条件温和、绿色高效等优点,在医药、诊断、合成等领域有重要应用。然而应用环境中常见的高温、有机溶剂等苛刻条件容易造成天然酶的三维构象丧失,导致其损失催化活性。针对该问题,本论文探索了微孔介孔金属有机骨架材料MOFs作为酶固定化载体的新方法,深入探究典型金属有机骨架材料ZIF-8的微孔介孔结构对固定化酶的表观催化活性及稳定性的影响,为固定化酶的理性设计提供了研究基础。本论文基于竞争配位策略,利用生物大分子配体单磷酸核苷和小分子配体2-甲基咪唑在常温水相环境下竞争性地与锌离子配位,构建一系列具有不同配体组成的微孔介孔复合结构的MOFs材料。通过傅里叶红外光谱、拉曼光谱、XRD、扫描电镜和氮气吸附曲线等多种表征手段证实了微孔介孔MOFs的成功制备。元素分析表明,当单磷酸腺苷与2-甲基咪唑摩尔比为3/40时,微孔和介孔同时存在,微孔介孔MOFs的比表面积为943.9 m~2/g。同时,单磷酸核苷的引入能显著增强MOFs材料在酸性条件下的稳定性,在酸性条件下处理2小时,结构基本保持不变。多种单磷酸核苷证实了该方法的普适性。本论文进一步通过水相原位包埋法制备了微孔介孔MOFs-酶复合物。在配体竞争配位过程中引入酶分子,通过原位生长的方法制备一系列具有高活性、高稳定性的多级孔道MOFs-酶复合催化剂。所构建的微孔介孔MOFs-酶复合物的表观催化活性相较ZIF-8酶复合物提高了30倍。MOFs中配体与酶分子上氨基酸的相互作用进一步稳定了蛋白构象,显著提高了酶分子在常规有机溶剂、高温条件下的耐受性,在多种不利环境下处理2小时,微孔介孔MOFs-酶复合物保留80%左右的活力,而天然酶活性保留不到20%。同时重复利用7次,MOFs-酶复合物的催化活力无明显下降。本论文进一步将原位生长-竞争配位固定化酶体系拓展到双酶共固定化中,制备了微孔介孔MOFs-葡萄糖氧化酶/辣根过氧化物酶双酶复合催化剂。微孔介孔MOFs-双酶体系催化活性为分别固定化单酶的两倍。微孔介孔MOFs所带来的双酶邻近效应显著提升了级联反应中间产物过氧化氢的浓度,提高了其利用率,从而提高了双酶体系的催化效率。微孔介孔MOFs-双酶复合物的表观活力为游离双酶的1/3左右;在高温、有机溶剂、变性剂等条件下的稳定性均较高,在不利环境下处理2小时能保留60%以上的活力;同时重复利用性良好,经7次循环使用后活力保留70%以上。本论文为水相原位制备具有高催化性能的微孔介孔MOFs-酶复合催化体系提供了研究基础,将进一步推动高效MOFs-生物催化系的构建及其应用。