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一种基于疏水改性磁性粒子稳定的皮克林乳液的制备方法及其固定化酶应用技术

技术编号:17770222 阅读:104 留言:0更新日期:2018-04-21 22:59
本发明专利技术涉及一种基于疏水改性磁性粒子稳定的油包水型皮克林乳液的制备方法及其固定化酶应用。以一步疏水改性法制得的磁性Fe3O4@SiO2粒子作稳定剂,正十二烷或正庚烷作油相,Tris缓冲液作水相,利用高速均质机搅拌上述混合液,制得Fe3O4@SiO2纳米粒子稳定的油包水型皮克林乳液。本发明专利技术中由疏水改性磁性粒子稳定的皮克林乳液液滴稳定性良好,可实现多种酶的包覆,且固定化酶具有很好的热稳定性、储存稳定性。四种疏水改性磁性粒子稳定的皮克林乳液可以实现磁性回收,使固定化酶酶活及重复利用性显著提高。本发明专利技术的皮克林乳液原料成本低、制备方法易于操作,有很好的经济可行性和实用性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于疏水改性磁性粒子稳定的皮克林乳液的制备方法及其固定化酶应用
本专利技术涉及一种基于疏水改性磁性粒子稳定的油包水型皮克林乳液的制备方法及其固定化酶应用,属于乳化剂

技术介绍
皮克林乳液是由固体粒子稳定的乳液,具有成本低,毒性小,受外界环境影响小等优势,可以广泛应用于酶固定化、可再生能源和活性物质包覆等领域中。皮克林乳液的稳定性由油水比、颗粒含量和油相类型等多种因素决定。对于固体颗粒稳定的皮克林乳液而言,其稳定性主要决定于体系中固体颗粒在两相界面上的吸附能力,也就是利用粒子之间的静电斥力形成一道特殊的立体屏障以稳定乳液。目前在皮克林乳液研究中存在着乳化剂体系成本高、乳液稳定性不足、回收和重复利用性不好等问题。磁性纳米材料是一类具有磁响应性能的纳米材料,其具有良好的磁性、耐光性和对紫外线的吸收和屏蔽效应。这些特征都使其在催化反应、体系分离和回收利用上具有重要的应用价值。目前,在磁性纳米材料中应用最广泛的即为磁性Fe3O4粒子以及其改性粒子,这些粒子在生物材料制备、资源回收以及药物缓控中受到广泛关注。因为皮克林乳液在多方面所具备的优于传统乳液的优势,利用Fe3O4纳米粒子稳定皮克林乳液的研究也逐渐开展,比如:Zhou等[1]以Fe3O4纳米粒子作稳定剂,不同极性的溶剂作油相稳定皮克林乳液,结果表明Fe3O4纳米粒子只能在一些非极性溶剂中才能形成稳定的乳液,并且只能形成水包油型的皮克林乳液。另外,Zhang等[2]分别用Fe3O4-SiO2纳米棒和Fe3O4@SiO2纳米粒子稳定皮克林乳液,结果发现只有Fe3O4-SiO2纳米棒可以稳定油包水型皮克林乳液,而核壳结构的Fe3O4@SiO2纳米粒子无法稳定油包水型皮克林乳液。其原因主要是由于这种核壳结构Fe3O4@SiO2粒子的SiO2包覆层比较薄,且表面没有作进一步修饰,使得粒子间的静电排斥作用过强,所以无法稳定油包水型皮克林乳液。由于磁性氧化物粒子表面含有大量的羟基,使其具有很强的亲水性,比较容易获得水包油型的皮克林乳液,而在制备油包水型皮克林乳液上有一定的难度,然而在酶固定化体系中我们需要得到稳定的油包水型皮克林乳液将酶包覆在水相中,以起到一定的保护作用。因此,本专利技术主要针对目前研究中出现的问题对Fe3O4粒子的合成方法以及SiO2包覆层进行了改进,利用一步疏水改性法[3]以Fe3O4粒子为核包覆SiO2,制备得到四种磁性Fe3O4@SiO2粒子。其差异主要在于Fe3O4粒子制备方法的不同,即包括共沉淀法(记为p-Fe3O4)和溶剂热法(记为s-Fe3O4)两种,以及SiO2包覆层合成中溶剂有无乙醇添加的不同,即仅以水作溶剂(记为w-SiO2)和水与乙醇混合物作溶剂(记为e-SiO2),这四种磁性粒子分别记为p-Fe3O4@w-SiO2、p-Fe3O4@e-SiO2、s-Fe3O4@w-SiO2、s-Fe3O4@e-SiO2。本专利技术将磁性纳米材料与皮克林乳液结合起来,解决了以往皮克林乳液研究中出现的稳定性不足,不利于回收,重复利用性不好等诸多问题。参考文献:[1].ZhouJ,QiaoX,BinksBP,etal.MagneticPickeringemulsionsstabilizedbyFe3O4nanoparticles.Langmuir,2011,27(7):3308-3316.[2].ZhangL,ZhangF,WangY-S,etal.MagneticcolloidosomesfabricatedbyFe3O4-SiO2hetero-nanorods.SoftMatter,2011,7(16):7375.[3].Zhou,W.J.;Fang,L.;Fan,Z.;Albela,B.;Bonneviot,L..Tunablecatalystsforsolvent-freebiphasicsystems:Pickeringinterfacialcatalystsoveramphiphilicsilicananoparticles.J.Am.Chem.Soc.2014,136,4869-4872.
技术实现思路
本专利技术目的在于开发一种基于疏水改性磁性粒子稳定的皮克林乳液的制备方法及其固定化酶的应用研究。专利技术中包括疏水改性磁性Fe3O4@SiO2粒子稳定皮克林乳液的制备方法,以及磁性Fe3O4@SiO2粒子稳定的皮克林乳液固定化酶的应用。具体技术方案如下:一种基于疏水改性磁性粒子稳定的油包水型皮克林乳液的制备方法,其特征是:以一步疏水改性法制得的磁性Fe3O4@SiO2粒子[3]作稳定剂,正十二烷或正庚烷作油相,Tris缓冲液作水相,利用高速均质机搅拌上述混合液,制得Fe3O4@SiO2纳米粒子稳定的油包水型皮克林乳液。其中,磁性Fe3O4@SiO2粒子占水相的体积分数为0.5-1.5%(%,w/v),油水两相体积比为2:1-20:1,高速均质机搅拌速度为10000-20000rpm。所述的磁性Fe3O4@SiO2粒子包括:p-Fe3O4@w-SiO2、p-Fe3O4@e-SiO2、s-Fe3O4@w-SiO2、s-Fe3O4@e-SiO2的四种粒子。所述的磁性皮克林乳液为s-Fe3O4@e-SiO2粒子稳定的皮克林乳液。Tris缓冲溶液为10mM,pH8.5。所述的磁性皮克林乳液的油水两相体积比为10:1,磁性Fe3O4@SiO2粒子占水相的体积分数为1%(%,w/v),高速均质机搅拌速度为20000rpm。本专利技术制备的疏水改性磁性Fe3O4@SiO2粒子稳定皮克林乳液在固定化酶上的应用:取自由酶溶液加入Tris缓冲液稀释,以稀释后的酶溶液作水相,磁性Fe3O4@SiO2粒子作稳定剂,正十二烷作油相,利用均质机高速搅拌上述混合液,在制备过程中将酶包覆于水相中,得到含有固定化酶的磁性皮克林乳液;其中,自由酶溶液加入量为10-50μL,磁性Fe3O4@SiO2粒子占水相的体积分数为0.5-1.5%(%,w/v),油水两相体积比为2:1-20:1,高速均质机搅拌速度为10000-20000rpm。所述的自由酶溶液为液体脂肪酶。本专利技术涉及一种基于疏水改性磁性粒子稳定的油包水型皮克林乳液的制备方法及其固定化酶应用。该专利技术分别用共沉淀法和溶剂热法合成了两种Fe3O4纳米粒子,之后又分别用水和乙醇-水的混合液作溶剂得到了四种不同结构的磁性Fe3O4@SiO2粒子。将不同的粒子在油水界面自组装形成四种磁性皮克林乳液。之后,将酶固定在乳液中以测定皮克林乳液的稳定性及应用效果。本专利技术中由疏水改性磁性粒子稳定的皮克林乳液液滴稳定性良好,可实现多种酶的包覆,且固定化酶具有很好的热稳定性、储存稳定性。四种疏水改性磁性粒子稳定的皮克林乳液可以实现磁性回收,使固定化酶酶活及重复利用性显著提高。本专利技术的皮克林乳液原料成本低、制备方法易于操作,有很好的经济可行性和实用性。本专利技术的有益效果本专利技术利用疏水改性Fe3O4@SiO2粒子制备得到了多种磁性皮克林乳液并将其应用在酶固定化中,与现有的皮克林乳液相比具有以下优点:1)本专利技术对磁性Fe3O4@SiO2粒子进行了一定的疏水改性,使其可以稳定油包水型的皮克林乳液,并且乳液的稳定性良好(见附图1)。2)本专利技术研制的油包水型本文档来自技高网
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一种基于疏水改性磁性粒子稳定的皮克林乳液的制备方法及其固定化酶应用

【技术保护点】
一种基于疏水改性磁性粒子稳定的油包水型皮克林乳液的制备方法,其特征是:以一步疏水改性法制得的磁性Fe3O4@SiO2粒子作稳定剂,正十二烷或正庚烷作油相,Tris缓冲液作水相,利用高速均质机搅拌上述混合液,制得Fe3O4@SiO2纳米粒子稳定的油包水型皮克林乳液。

【技术特征摘要】
1.一种基于疏水改性磁性粒子稳定的油包水型皮克林乳液的制备方法,其特征是:以一步疏水改性法制得的磁性Fe3O4@SiO2粒子作稳定剂,正十二烷或正庚烷作油相,Tris缓冲液作水相,利用高速均质机搅拌上述混合液,制得Fe3O4@SiO2纳米粒子稳定的油包水型皮克林乳液。2.如权利要求1所述的方法,其特征是磁性Fe3O4@SiO2粒子占水相的体积分数为0.5-1.5%(%,w/v),油水两相体积比为2:1-20:1。3.如权利要求1所述的方法,其特征是高速均质机搅拌速度为10000-20000rpm。4.如权利要求1所述的方法,其特征是Tris缓冲液为10mM,pH8.5。5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于所述的磁性Fe3O4@SiO2粒子包括:p-Fe3O4@w-SiO2、p-Fe3O4@e-SiO2、s-Fe3O4@w-SiO2或s-Fe3O4@e-SiO2。6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于所述的磁性皮...

【专利技术属性】
技术研发人员:齐崴黄仁亮屈彦宁苏荣欣
申请(专利权)人:天津大学
类型:发明
国别省市:天津,12

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