本發(fā)明專利技術(shù)屬于新材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種生物相容金屬有機(jī)骨架材料谷氨酸-鋅及其制備及應(yīng)用。本發(fā)明專利技術(shù)將谷氨酸二鈉水溶液逐滴加入到Zn(NO3)2的甲醇溶液中得到生物相容金屬有機(jī)骨架材料谷氨酸-鋅；該方法具有谷氨酸-鋅晶體生成速度快、制備條件溫和、制備得到的產(chǎn)物晶型好等特點(diǎn)，可以用于脂肪酶、蛋白酶、環(huán)氧化物水解酶等一系列含豐富氨基的酶，并具有作為蛋白質(zhì)藥物載體的潛質(zhì)。將該產(chǎn)物加入到用EDC或EDC·HCl和NHS修飾后的黑曲霉脂肪酶磷酸緩沖液中震蕩固定化，得到固定化黑曲霉脂肪酶。該方法固定化效率高、酶活回收率高，操作簡便，條件溫和等。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于新材料
，具體涉及一種生物相容金屬有機(jī)骨架材料谷氨酸-鋅及其制備及應(yīng)用。
技術(shù)介紹
金屬-有機(jī)骨架材料(MOF)固定化酶是國內(nèi)外的研究熱點(diǎn)因?yàn)槠洫?dú)特多樣的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、孔隙度以及物理特性。金屬有機(jī)骨架材料具有多孔、大比表面積和多金屬位點(diǎn)等諸多性能，在氣體貯存、分子分離、催化、藥物緩釋等領(lǐng)域有較好的應(yīng)用前景。目前金屬-有機(jī)骨架材料固定化酶常用的是封裝和物理吸附的方法將酶固定在中孔載體上，采用的有機(jī)配體大多數(shù)為傳統(tǒng)有機(jī)配體，但是隨著MOF在固定化酶領(lǐng)域研究的深入，要求MOF是由具有生物相容性的模塊構(gòu)筑而成并且是環(huán)境友好型的生物相容金屬有機(jī)骨架材料(MBiOF)。傳統(tǒng)的合成谷氨酸-鋅(Zn(L-Glu)(H2O)]H2O)的方法為水熱法，采用谷氨酸與鋅鹽反應(yīng)。谷氨酸是一種酸性氨基酸具有兩個(gè)羧基和一個(gè)氨基，這些官能團(tuán)均可與金屬中心結(jié)合從而使得谷氨酸作為有機(jī)配體具有多種協(xié)調(diào)模式。谷氨酸與金屬離子Zn2+生成Zn(L-Glu)(H2O)]H2O的速度取決于谷氨酸的羧基官能團(tuán)與Zn2+的接觸速度。而谷氨酸在冷水和有機(jī)溶劑中的溶解度都較小且其為弱酸不易電離為-COO-，導(dǎo)致與Zn2+生成Zn(L-Glu)(H2O)]H2O的速度非常緩慢。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺點(diǎn)，本專利技術(shù)的首要目的在于提供一種生物相容金屬有機(jī)骨架材料谷氨酸-鋅的制備方法。本專利技術(shù)的另一目的在于提供上述制備方法制備得到的生物相容金屬有機(jī)骨架材料谷氨酸-鋅。本專利技術(shù)的再一目的在于提供上述生物相容金屬有機(jī)骨架材料谷氨酸-鋅在酶固定化領(lǐng)域中的應(yīng)用。本專利技術(shù)的第四個(gè)目的在于提供一種固定化黑曲霉脂肪酶。本專利技術(shù)的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種生物相容金屬有機(jī)骨架材料谷氨酸-鋅的制備方法，包含如下步驟：將谷氨酸二鈉溶液逐滴加到含有Zn(NO3)2的甲醇中，滴加完成后離心分離并洗滌，干燥，得到生物相容金屬有機(jī)骨架材料谷氨酸-鋅(Zn(L-Glu)(H2O)]H2O)；所述的谷氨酸二鈉溶液中的谷氨酸二鈉與Zn(NO3)2的摩爾比為1:(1～3)；所述的谷氨酸二鈉溶液與甲醇的體積比為1：(0.5～10)；所述的含有Zn(NO3)2的甲醇中Zn(NO3)2的濃度優(yōu)選為0.05mol/L；所述的干燥優(yōu)選為冷凍干燥；一種生物相容金屬有機(jī)骨架材料谷氨酸-鋅，通過上述制備方法制備得到；所述的生物相容金屬有機(jī)骨架材料谷氨酸-鋅在酶固定化領(lǐng)域中的應(yīng)用；一種固定化黑曲霉脂肪酶，是將上述生物相容金屬有機(jī)骨架材料谷氨酸-鋅作為固定化載體，對(duì)黑曲霉脂肪酶進(jìn)行固定化得到；所述的固定化黑曲霉脂肪酶的制備方法，包含如下步驟：(1)將黑曲霉脂肪酶分散在pH為5～9的緩沖溶液中，得到酶溶液；(2)在10～35℃下，將EDC或EDC·HCl(1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽)加入到步驟(1)所得的酶溶液中攪拌0.5～5h，得到混合溶液A；(3)在10～35℃下，將NHS(N-羥基琥珀酰亞胺)加入到步驟(2)所得的混合溶液A中攪拌0.5～5h，得到混合溶液B；(4)將步驟(3)中所得的混合溶液B與上述載體生物相容金屬有機(jī)骨架材料谷氨酸-鋅混合，在10～35℃下攪拌固定1～12h，得到固定化黑曲霉脂肪酶；步驟(1)中所述的黑曲霉脂肪酶優(yōu)選為黑曲霉脂肪酶酶粉、胞外產(chǎn)黑曲霉脂肪酶或細(xì)胞破壁后含黑曲霉脂肪酶的發(fā)酵液；步驟(1)中所述的緩沖液優(yōu)選為磷酸緩沖液；步驟(1)中所述的酶溶液的濃度優(yōu)選為20mg/mL；步驟(2)中所述的EDC或EDC·HCl與酶溶液中的黑曲霉脂肪酶的質(zhì)量比為(1～3):20；步驟(2)中所述的EDC或EDC·HCl與酶溶液中的黑曲霉脂肪酶的質(zhì)量比優(yōu)選為1：10；步驟(3)中所述的NHS與酶溶液中的黑曲霉脂肪酶的質(zhì)量比為(1～4):20；步驟(3)中所述的NHS與酶溶液中的黑曲霉脂肪酶的質(zhì)量比優(yōu)選為3:25；步驟(4)中所述的混合溶液B中的黑曲霉脂肪酶與載體的質(zhì)量比優(yōu)選為0.5:1；步驟(2)、(3)、(4)中所述的攪拌的速率為50～300rpm；一種黑曲霉脂肪酶制劑，是將上述固定化黑曲霉脂肪酶冷凍干燥后得到；本專利技術(shù)原理：本專利技術(shù)用易溶于水的谷氨酸二鈉鹽代替谷氨酸，使羧基轉(zhuǎn)變?yōu)?COO-，然后將其與Zn2+混合，由于其均為溶液大大增加了二者的接觸機(jī)會(huì)和速度從而提高了Zn(L-Glu)(H2O)]H2O的生成速度，而甲醇的存在，更利于生成的Zn(L-Glu)(H2O)]H2O結(jié)晶從而節(jié)省大量的時(shí)間。Zn(L-Glu)(H2O)]H2O納米晶體表面含有游離的氨基，而脂肪酶蛋白中含有游離的羧基，二者較難主動(dòng)脫水縮合生成酰胺鍵。通過用耦合劑EDC或EDC·HCl和NHS對(duì)酶進(jìn)行修飾使得脂肪酶的羧基和Zn(L-Glu)(H2O)]H2O納米晶體表面含有游離的氨基較快的發(fā)生脫水縮合反應(yīng)生成酰胺鍵，從而實(shí)現(xiàn)脂肪酶的固定化，形成一種特定結(jié)構(gòu)的固定化酶。本專利技術(shù)相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果：(1)本專利技術(shù)使用常溫易溶的谷氨酸二鈉代替微溶的谷氨酸作為原料，降低了反應(yīng)溫度，反應(yīng)條件溫和，谷氨酸-鋅晶體生成速度快，操作簡便，極大地縮短了反應(yīng)時(shí)間，降低了制備Zn(L-Glu)(H2O)]H2O納米晶體的成本。(2)本專利技術(shù)制備方法所制備的生物相容金屬有機(jī)骨架材料谷氨酸-鋅材料晶型好、用于固定化脂肪酶載酶量高等優(yōu)點(diǎn)。(3)本專利技術(shù)提供的定化黑曲霉脂肪酶的制備方法，操作簡便，反應(yīng)溫和、成本較低、固定化效率高、酶的穩(wěn)定性好、載酶量高，酶活回收率高。能夠用于脂肪酶、蛋白酶、環(huán)氧化物水解酶等一系列含豐富氨基的酶，并具有作為蛋白質(zhì)藥物載體的潛質(zhì)。附圖說明圖1是實(shí)施例1中制備的生物相容金屬有機(jī)骨架材料谷氨酸-鋅晶體冷凍干燥后的SEM圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本專利技術(shù)的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例1(1)將15mL含有1.8mmol的谷氨酸二鈉水溶液逐滴加入到45mL含有3mmolZn(NO3)2的甲醇中(谷氨酸二鈉與Zn(NO3)2的摩爾比3:5；谷氨酸二鈉水溶液與甲醇的體積比1:3，含有Zn(NO3)2的甲醇中Zn(NO3)2的濃度為0.05mol/L)，立即得到白色沉淀，離心分離并洗滌后冷凍干燥，得到生物相容金屬有機(jī)骨架材料谷氨酸-鋅載體材料(Zn(L-Glu)(H2O)]H2O)(圖1)；(2)將黑曲霉脂肪酶分本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種生物相容金屬有機(jī)骨架材料谷氨酸?鋅的制備方法，其特征在于包含如下步驟：將谷氨酸二鈉溶液逐滴加到含有Zn(NO3)2的甲醇中，滴加完成后離心分離并洗滌，干燥，得到生物相容金屬有機(jī)骨架材料谷氨酸?鋅；所述的谷氨酸二鈉溶液中的谷氨酸二鈉與Zn(NO3)2的摩爾比為1:(1～3)。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種生物相容金屬有機(jī)骨架材料谷氨酸-鋅的制備方法，其特征在于包含
如下步驟：
將谷氨酸二鈉溶液逐滴加到含有Zn(NO3)2的甲醇中，滴加完成后離心分離
并洗滌，干燥，得到生物相容金屬有機(jī)骨架材料谷氨酸-鋅；
所述的谷氨酸二鈉溶液中的谷氨酸二鈉與Zn(NO3)2的摩爾比為1:(1～3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物相容金屬有機(jī)骨架材料谷氨酸-鋅的制備方
法，其特征在于：
所述的谷氨酸二鈉溶液與甲醇的體積比為1：(0.5～10)。
3.一種生物相容金屬有機(jī)骨架材料谷氨酸-鋅，其特征在于：通過權(quán)利要求
1或2所述的制備方法制備得到。
4.權(quán)利要求3所述的生物相容金屬有機(jī)骨架材料谷氨酸-鋅在酶固定化領(lǐng)域
中的應(yīng)用。
5.一種固定化黑曲霉脂肪酶，其特征在于：將權(quán)利要求3所述的生物相容
金屬有機(jī)骨架材料谷氨酸-鋅作為固定化載體，對(duì)黑曲霉脂肪酶進(jìn)行固定化得到。
6.權(quán)利要求5所述的固定化黑曲霉脂肪酶的制備方法，其特征在于包含如
下步驟：
(1)將黑曲霉脂肪酶分散在pH為5～9的緩沖溶液中，得到酶溶液；
(2)在10～35℃下，將EDC或EDC·HCl加...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：婁文勇，夏高輝，曹詩林，宗敏華，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：華南理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：廣東;44
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