磁性纳米材料具有比表面积大、结合位点多和易分离等优点,是固定化酶的重要载体之一。本学位论文综述了磁性纳米材料的制备、表面修饰,及功能化磁性纳米材料在固定化酶领域的研究进展。在此基础上,提出了本学位论文的设计思路和选题指导思想。研究工作主要针对目前载体对酶固载量低和功能化单一等问题,设计并制备了一系列基于功能化磁性纳米材料的固定化酶体系。主要研究工作如下：(1)GO-CS-Fe3O4磁性纳米载体的制备及其固定化酶研究采用溶剂热法制备了一种三维网状结构的磁性石墨烯-壳聚糖复合材料(GO-CS-Fe3O4)。该复合材料集石墨烯、壳聚糖和Fe304三者的优点于一体,具有比表面积大、表面官能团多和磁响应性快等特点。复合材料表面的氨基与戊二醛和氯乙酸钠进一步发生反应,合成表面带有醛基或螯合官能团的功能化磁性纳米载体,为固定化酶提供了不同的活性官能团。以该功能化磁性纳米材料作为载体,分别用吸附法、共价法和螯合法固定化脂肪酶。实验结果表明,通过螯合法制备的固定化酶,相对于另外两种固定化酶,具有更短的固定化时间和更高的固载量。证明固定化方式在很大程度上直接影响固定化酶的负载量及催化能力。(2)层层自组装构建新型壳聚糖／糖化酶多层包裹的磁性微球采用层层自组装法,以醛基功能化的Fe3O4/CS微球为基底,交替吸附带有相反电荷的壳聚糖和糖化酶,构建了具有壳聚糖/糖化酶多层包裹结构的pH响应性磁性生物催化剂(Fe3O4@(CS/GA)n)。该磁性生物催化剂兼具壳聚糖的pH敏感性,糖化酶的生物催化活性和Fe3O4的快速磁响应性。将其用于催化淀粉水解,结果表明这种CS/GA多层结构体系明显提高了酶的负载能力和催化活性。该层层自组装法也为可逆固定化酶提供了一种有效的应用途径。(3)功能化磁性聚苯乙烯的制备及其可逆固定化酶研究基于功能化的聚苯乙烯微球,采用共沉淀法,制备得到了一种磁性功能化聚苯乙烯微球。通过改变化学改性剂,得到了三种表面具有不同螯合官能团的磁性聚苯乙烯微球：Fe3O4@PS-DEA-IDA,Fe3O4@PS-DEA-咪唑和Fe304@PS-DEA-TSC。制备的磁性微球具有高的磁响应性,优良的单分散性,丰富的官能团和优异的载体再生能力。将三种功能化磁性聚苯乙烯以金属离子螯合键形式用于可逆固定化酶的研究,对比三种固定化酶,可以发现酶负载量的大小与载体表面螯合官能团的含量以及螯合能力密切相关。(4)介孔磁性胶体纳米晶簇(MCNCs)的制备及其固定化酶研究采用溶剂热法,通过控制磁性胶体纳米晶的自组装过程,制备得到了粒径和比饱和磁化强度可控的羧基功能化的MCNCs。本工作以六水合物氯化铁(Ⅲ)作为铁前驱体,乙二醇作为还原剂,醋酸铵作为致孔剂以及EDTA-2Na作为表面改性剂,将纳米晶体组装成具有大比表面和羧基官能团的内部多孔簇。在制备介孔MCNCs过程中,可以通过调节EDTA-2Na的加入量来控制磁性纳米粒子的粒径。利用不同的氨基化试剂对羧基功能化的磁性粒子表面进行改性,使其表面带有不同含量的氨基。最后,选择孔径与酶粒子最匹配的氨基功能化的介孔MCNCs,进行固定化酶研究。结果表明,表面修饰剂修饰后的介孔MCNCs,凭借其独特的孔结构和较强的吸附能力,显著提高了酶的负载量和催化活性。(5)温度敏感型磁性聚合物微囊的制备及其固定化酶研究以Fe304为模型单元,采用溶胶凝胶法,制得核壳结构的Fe3O4@SiO2。利用带有双键的硅烷偶联剂对其表面进行改性,然后以NIPAM作为单体,通过蒸馏沉淀聚合法,得到双层核壳结构的温度敏感型磁性聚合物微球。将其二氧化硅壳进行刻蚀后,得到温度敏感型磁性聚合物微囊。该聚合物微囊具有磁敏感性、温度敏感性、规整的空穴结构和可渗透的多孔外壳。将其用于固定化酶研究,结果表明,该磁性聚合物微囊对酶的负载量明显优于磁性聚合物微球,并且可以通过改变温度实现对酶的有效控制负载与释放。