一种蛋白质与金属有机骨架材料的复合物的界面合成方法技术

本发明专利技术公开了一种蛋白质与金属有机骨架材料的复合物的界面合成方法。所述界面合成方法，包括如下步骤：通过喷墨打印的方式，将蛋白质、金属离子和有机配体喷射于打印基底上，经反应即得；将蛋白质溶液、金属离子溶液和有机配体溶液分别加入至喷墨打印机的不同的墨盒中。本发明专利技术复合物的界面合成方法具有操作简单、条件温和、稳定性好、可批量制备、调控方便等特点。对不同种蛋白质、金属有机骨架材料以及不同的打印介质都具有很好的适用性。可以直接在介质表面一步、快速合成蛋白质与金属有机骨架材料复合物，并可以根据需要进行图案化设计。所得产品稳定性提高、催化活性提高，在生物催化、医学和环境检测、生物传感器等方面都有很好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种蛋白质与金属有机骨架材料的复合物的界面合成方法，属于有机-无机杂化材料制备

技术介绍
金属有机骨架化合物，是金属离子与有机配体结合形成的一种纳米尺寸的复合物，它是由含氧、氮等的多齿有机配体与过渡金属离子通过自组装形成的配位聚合物。这些材料具有三维的孔结构，以金属离子为连接点，有机配体位支撑构成空间进行延伸。目前，已经有大量的金属有机骨架化合物被合成，主要是以含羧基有机阴离子配体或与含氮杂环有机中性配体为主。金属有机骨架化合物具有孔结构丰富、比表面积大、化学稳定性好、结构可调控等优点。在催化、储能、分离和分子识别等领域中都有广泛的应用。有机-无机杂化材料集中了有机材料和无机材料各自的特点，在光学、热学、电磁学和生物学等方面具有许多优越性能。蛋白质与金属有机骨架材料复合物作为一种新型的有机-无机杂化材料，在生物催化、医学检测、生物传感器等方面都具有很大应用前景。现有的蛋白质与金属有机骨架材料复合物的制备技术主要有两种：1)首先合成金属有机骨架材料，然后以此为载体将蛋白分子通过物理吸附或者化学结合的方法固定化在金属有机骨架材料；2)在溶液中进行蛋白分子、金属离子和有机配体的混合，通过共沉淀法一步制备蛋白质与金属有机骨架材料复合物。然而上述方法存在难以批量制备、合成技术较为复杂、酶活性损失较大的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种蛋白质与金属有机骨架材料的复合物的界面合成方法，该界面合成方法基于喷墨打印技术，具有操作简单、条件温和、稳定性好、可批量制备、调控方便等特点。本专利技术所提供的蛋白质与金属有机骨架材料的复合物的界面合成方法，包括如下步骤：通过喷墨打印的方式，将蛋白质、金属离子和有机配体喷射于打印基底上，经反应即得所述复合物。本专利技术界面合成方法可采用具有多墨盒的商用或工业喷墨打印机，如市售的爱普生喷墨打印机、佳能喷墨打印机、惠普喷墨打印机、Dimatix材料喷印机等。上述的界面合成方法中，将蛋白质溶液、金属离子溶液和有机配体溶液分别加入至喷墨打印机的不同的墨盒中；所述蛋白质溶液、所述金属离子溶液和所述有机配体溶液的加入量均可为1～6mL，如3mL；所述蛋白质溶液、所述金属离子溶液和所述有机配体溶液分别由所述蛋白质、所述金属离子和所述有机配体溶解于溶剂中得到。上述的界面合成方法中，所述溶剂可为水、甲醇、二甲基甲酰胺、乙醇、乙二醇、异丙醇、叔丁醇、丙三醇、二甲基亚砜、乙腈、TritonX-100和丙酮中的一种或几种的混合物；所述蛋白质溶液、所述金属离子溶液和所述有机配体溶液的粘度均可为1～10mPa·s，具体可为2.7～2.9mPa·s、2.7mPa·s、2.8mPa·s或2.9mPa·s；所述蛋白质溶液、所述金属离子溶液和所述有机配体溶液的表面张力均可为10～70mN/m，具体可为36～39mN/m、36.5～38.3mN/m、36.5mN/m、36.8mN/m或38.3mN/m。上述的界面合成方法中，所述蛋白质与所述金属离子的质量比可为0.00001～1：1，具体可为0.22～0.43：1、0.22：1或0.43：1；所述金属离子与所述有机配体的摩尔比可为1：0.1～100，具体可为1：8～40、1：8或1：40。上述的界面合成方法中，所述反应的温度可为-10～50℃，时间可为0.01～48小时，如在25℃下反应6～24小时、6小时或24小时。上述的界面合成方法中，所述蛋白质为细胞色素C、细胞色素P450、辣根过氧化物酶、乙醇脱氢酶、脂肪酶、乙酰胆碱酯酶、漆酶、绿色荧光蛋白、葡萄糖脱氢酶、葡萄糖氧化酶、胰蛋白酶、枯草杆菌蛋白酶、碳酸酐酶、乙醇脱氢酶、蔗糖酶、南极假丝酵母脂肪酶、3α-羟类固醇脱氢酶、黄递酶、尿酸酶、乳酸脱氢酶和过氧化氢酶中的任一种或几种；所述蛋白质的分子量可为5～300kDa。上述的界面合成方法中，所述金属离子为锌离子、铜离子和铝离子中任一种或几种；所述锌离子来自于水合硝酸锌、水合醋酸锌、水合硫酸锌和水合氯化锌中任一种或几种；所述铜离子来自于水合醋酸铜、水合硝酸铜和水合氯化铜中任一种或几种；所述铝离子来自于水合硝酸铝、水合氯化铝和水合硫酸铝中任一种或几种。上述的界面合成方法中，所述有机配体为2-甲基咪唑、苯并咪唑、咪唑、均苯三酸、苯甲酸、对苯二甲酸、偏苯三酸中任一种或几种。上述的界面合成方法中，所述打印基底为普通A4打印纸、滤纸、涂覆亲水高分子层的塑料薄片、PET薄片、PVC薄片、铜片、无纺布、牛皮纸和锡纸中的任一种。上述的界面合成方法中，所述界面合成方法包括根据计算机设计的图案和色彩进行喷墨打印的步骤，打印图案形状根据实际用途设计，可为圆形，长方形或更复杂的图案，可通过打印图案的颜色配比来调控喷墨打印各反应物间的比例。本专利技术方法在所述打印基底上得到的所述蛋白质与金属有机骨架材料的复合物也属于本专利技术的保护范围。本专利技术具有以下优点：本专利技术蛋白质与金属有机骨架材料的复合物的界面合成方法具有操作简单、条件温和、稳定性好、可批量制备、调控方便等特点。对不同种蛋白质、金属有机骨架材料以及不同的打印介质都具有很好的适用性。可以直接在介质表面一步、快速合成蛋白质与金属有机骨架材料复合物，并可以根据需要进行图案化设计。所得产品的稳定性提高、催化活性提高，在生物催化、医学和环境检测、生物传感器等方面都有很好的应用前景。附图说明图1是实施例1所制备的复合物的扫描电镜图。图2是实施例2所制备的复合物的扫描电镜图。图3是实施例3所制备的复合物的扫描电镜图。图4是实施例4所制备的复合物的扫描电镜图。图5是实施例5所制备的复合物的扫描电镜图。图6是实施例6所制备的复合物的扫描电镜图。图7是实施例7所制备的复合物的扫描电镜图。图8是实施例8所制备的复合物的扫描电镜图。图9是实施例9所制备的复合物的扫描电镜图。图10是实施例10所制备的复合物的扫描电镜图。图11是实施例11所制备的复合物的扫描电镜图。图12是实施例13所制备的复合物的扫描电镜图。图13是实施例14所制备的复合物的扫描电镜图。图14是实施例15所制备的复合物的扫描电镜图。图15是实施例16所制备的复合物的扫描电镜图。图16是实施例15所制备的复合物的扫描电镜图。图17是实施例16所制备的复合物的扫描电镜图。图18是实施例1所制备的复合物与ZIF-8晶体的X射线衍射数据图。图19是实施例1所制备的复合物对过氧化氢的显色示意图。具体实施方式下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。实施例1、蛋白质与金属有机骨架材料复合物的界面合成1、配制含细胞色素C(分子量为12400)，浓度为8mg/mL的溶液(粘度为2.8mPa.s，表面张力为38.3mN/m)，溶剂为水、丙三醇和TritonX-100的混合物，三者的质量比为175:75:1。2、分别配制浓度为125mmol/L的水合硝酸锌的溶液(粘度为2.7mPa.s，表面张力为36.5mN/m)和浓度为1mol/L的2-甲基咪唑的溶液(粘度为2.8mPa.s，表面张力为36.5mN/m)，溶剂均为DMSO、乙二醇和乙醇的混合物，三者的体积比为4:6:9。3、将上述的硝酸锌本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蛋白质与金属有机骨架材料的复合物的界面合成方法，包括如下步骤：通过喷墨打印的方式，将蛋白质、金属离子和有机配体喷射于打印基底上，经反应即得所述复合物。

【技术特征摘要】
1.一种蛋白质与金属有机骨架材料的复合物的界面合成方法，包括如下步骤：通过喷墨打印的方式，将蛋白质、金属离子和有机配体喷射于打印基底上，经反应即得所述复合物。2.根据权利要求1所述的界面合成方法，其特征在于：将蛋白质溶液、金属离子溶液和有机配体溶液分别加入至喷墨打印机的不同的墨盒中；所述蛋白质溶液、所述金属离子溶液和所述有机配体溶液分别由所述蛋白质、所述金属离子和所述有机配体溶解于溶剂中得到。3.根据权利要求2所述的界面合成方法，其特征在于：所述溶剂为水、甲醇、二甲基甲酰胺、乙醇、乙二醇、异丙醇、叔丁醇、丙三醇、二甲基亚砜、乙腈、TritonX-100和丙酮中的一种或几种的混合物；所述蛋白质溶液、所述金属离子溶液和所述有机配体溶液的粘度均为1～10mPa.s；所述蛋白质溶液、所述金属离子溶液和所述有机配体溶液的表面张力均为10～70mN/m。4.根据权利要求1-3中任一项所述的界面合成方法，其特征在于：所述蛋白质与所述金属离子的质量比为0.00001～1：1；所述金属离子与所述有机配体的摩尔比为1：0.1～100。5.根据权利要求1-4中任一项所述的界面合成方法，其特征在于：所述反应的温度为-10～50℃，时间为0.01～48小时。6.根据权利要求1-5中任一项所述的界面合成方法，其特征在于：所述蛋白质...

【专利技术属性】
技术研发人员：戈钧，侯淼，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11