一种普鲁士蓝结构-酶复合物及其制备方法技术

本发明专利技术属于生物催化材料领域，公开了一种普鲁士蓝结构‑酶复合物及其制备方法。分别配置金属离子溶液、K

A Prussian blue structure enzyme complex and its preparation

【技术实现步骤摘要】
一种普鲁士蓝结构-酶复合物及其制备方法
本专利技术属于生物催化材料领域，具体涉及一种普鲁士蓝结构-酶复合物及其制备方法。
技术介绍
酶作为自然界的高效催化剂，在生物医药、精细化学品和食品精加工等领域具有广泛用途。然而在工业催化条件下，天然酶分子表现出稳定性差、不可回收等特点，极大限制了其在工业应用中的拓展。固定化酶技术为上述挑战提供了行之有效的解决方法之一。固定酶技术已经实现了部分工业化，取得了一定成效。但现有的固定化酶方法仍然存在一定的缺陷，比如制备方法繁琐，制备过程使用有毒试剂，固定化酶后酶的保留活性较低等等问题，因此，进一步探索制备简便高效、固定化后酶的保留活性高的固定化酶制备方法十分重要。普鲁士蓝在医学上可作为重金属铊中毒的解毒剂，其具有良好的生物安全性和生物相容性。普鲁士蓝合成原料价格低廉，制备方法简单，反应条件温和，并且已被报道具有拟酶催化活性。
技术实现思路
针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本专利技术的首要目的在于提供一种普鲁士蓝结构-酶复合物的制备方法。本专利技术的另一目的在于提供一种通过上述方法制备得到的普鲁士蓝结构-酶复合物。本专利技术目的通过以下技术方案实现：一种普鲁士蓝结构-酶复合物的制备方法，包括如下制备步骤：(1)分别配置金属离子溶液、K4[Fe(CN)6](黄血盐)溶液、表面活性剂溶液和酶溶液；(2)将金属离子溶液、表面活性剂溶液和酶溶液混合并搅拌预热；(3)向步骤(2)所得混合液中滴加K4[Fe(CN)6]溶液反应，生成沉淀颗粒，然后冷却至4～20℃继续反应；(4)将步骤(3)所得沉淀颗粒经离心分离、洗涤、干燥，得到普鲁士蓝结构-酶复合物。优选地，步骤(1)中所述的金属离子包括铁离子、铜离子、镍离子、锌离子、钴离子、钙离子、镁离子中的至少一种。优选地，步骤(1)中所述金属离子溶液的浓度为2～50mM。优选地，步骤(1)中所述K4[Fe(CN)6]溶液的浓度为2～200mM。优选地，步骤(1)所述的表面活性剂包括聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸钠、普朗尼克中的至少一种。优选地，步骤(1)所述的酶包括细胞色素C、辣根过氧化物酶、脂肪酶、碳酸酐酶、淀粉酶、蔗糖酶、酪氨酸酶、超氧化物歧化酶、葡萄糖氧化酶、乙醇脱氢酶、漆酶、醛酮还原酶、胰蛋白酶中的至少一种。优选地，步骤(1)所述酶溶液的浓度为0.05～10mg/ml。优选地，步骤(2)中所述预热的温度为30～60℃，预热时间为1～30min。优选地，步骤(2)中金属离子与步骤(3)中K4[Fe(CN)6]的物质的量之比为1:4～4:1。优选地，步骤(3)中所述冷却至4～20℃继续反应的时间为0.5～24h。优选地，步骤(4)中所述干燥的方式为冷冻干燥、真空干燥或二者结合。优选地，上述制备方法中所述溶液均用去离子水配置。一种普鲁士蓝结构-酶复合物，通过上述方法制备得到。本专利技术的原理为：金属离子溶液与黄血盐溶液混合能生成具有普鲁士蓝结构的纳米颗粒，酶蛋白分子和表面活性剂分子的加入进一步诱导了普鲁士蓝晶体结构的形成，并同时将酶蛋白分子包埋到普鲁士蓝结构内部，形成了普鲁士蓝结构包埋酶分子的普鲁士蓝结构-酶复合物。本专利技术的制备方法及所得到的产物具有如下优点及有益效果：(1)本专利技术通过一步原位包埋法制备普鲁士蓝结构-酶复合物，方法简便高效；(2)本专利技术使用普鲁士蓝及类似物固定化酶分子的方法，可显著提高酶的催化活性，或提升其在工业催化条件下的稳定性。附图说明图1为实施例1中所得普鲁士蓝材料的扫描电镜图。图2为实施例2中所得普鲁士蓝铜基类似物材料的扫描电镜图。图3为实施例3中所得普鲁士蓝-细胞色素C复合物的扫描电镜图。图4为实施例3中所得普鲁士蓝-细胞色素C复合物(PB@Cytc)与普鲁士蓝(PB)材料的XRD图谱。图5为实施例3中所得普鲁士蓝-细胞色素C复合物(PB@Cytc)与游离细胞色素C(Cytc)、普鲁士蓝(PB)的活性对比图。图6为实施例3中普鲁士蓝-细胞色素C复合物(PB@Cytc)与游离细胞色素C(Cytc)在有机溶剂条件下处理后的活性保留对比图。图7为实施例5中所得普鲁士蓝铜基类似物-酪氨酸酶复合物的扫描电镜图。图8为实施例5中普鲁士蓝铜基类似物-酪氨酸酶复合物(CuFe@TYR)与天然酪氨酸酶(TYR)在高温条件下处理后的活性保留对比图。具体实施方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1(1)分别配制浓度为5mM的FeCl3溶液，20mM的K4[Fe(CN)6]溶液、250mM的PVP溶液。(2)取步骤(1)中FeCl3溶液1mL，PVP溶液2mL，去离子水1mL混合，在40℃水浴磁力搅拌预热5min。(3)往步骤(2)中所得混合溶液中缓慢滴加1mLK4[Fe(CN)6]溶液，滴加完成后反应5min，获得大量沉淀颗粒；然后将反应体系转移到20℃水浴中继续搅拌反应30min。(4)将步骤(3)的反应溶液取出，离心取沉淀颗粒物，洗涤，冷冻干燥，所得粉末即为普鲁士蓝材料。本实施例所得普鲁士蓝材料的扫描电镜图如图1所示。可以看出，通过水相原位生长法所得到的普鲁士蓝颗粒为粒径50-200nm的立方片层结构。实施例2(1)分别配制浓度为5mM的CuCl2溶液，5mM的K4[Fe(CN)6]溶液、250mM的PVP溶液。(2)取步骤(1)中CuCl2溶液1mL，PVP溶液2mL，去离子水1mL混合，在40℃水浴磁力搅拌预热5min。(3)往步骤(2)中所得混合溶液中缓慢滴加1mLK4[Fe(CN)6]溶液，滴加完成后反应5min，获得大量沉淀颗粒；然后将反应体系转移到20℃水浴中继续搅拌反应30min。(4)将步骤(3)中反应溶液取出，离心取沉淀颗粒物，洗涤，冷冻干燥，所得粉末即为普鲁士蓝铜基类似物材料。本实施例所得普鲁士蓝铜基类似物材料的扫描电镜图如图2所示。可以看出，通过水相原位生长法所得到的普鲁士蓝铜基类似物材料为粒径50-200nm的立方片层结构。实施例3(1)分别配制浓度为5mM的FeCl3溶液，20mM的K4[Fe(CN)6]溶液、250mM的PVP溶液、2mg/mL的细胞色素C溶液。(2)取步骤(1)中FeCl3溶液1mL，PVP溶液2mL，细胞色素C溶液0.5mL，去离子水0.5mL混合，在40℃水浴磁力搅拌预热5min。(3)往步骤(2)中所得混合溶液中缓慢滴加1mLK4[Fe(CN)6]溶液，滴加完成后反应5min，获得大量沉淀颗粒；然后将反应体系转移到20℃水浴中继续搅拌反应30min。(4)将步骤(3)中反应溶液取出，离心取沉淀颗粒物，洗涤，冷冻干燥，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种普鲁士蓝结构-酶复合物的制备方法，其特征在于：包括如下制备步骤：/n(1)分别配置金属离子溶液、K

【技术特征摘要】
1.一种普鲁士蓝结构-酶复合物的制备方法，其特征在于：包括如下制备步骤：
(1)分别配置金属离子溶液、K4[Fe(CN)6]溶液、表面活性剂溶液和酶溶液；
(2)将金属离子溶液、表面活性剂溶液和酶溶液混合并搅拌预热；
(3)向步骤(2)所得混合液中滴加K4[Fe(CN)6]溶液反应，生成沉淀颗粒，然后冷却至4～20℃继续反应；
(4)将步骤(3)所得沉淀颗粒经离心分离、洗涤、干燥，得到普鲁士蓝结构-酶复合物。


2.根据权利要求1所述的一种普鲁士蓝结构-酶复合物的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的金属离子包括铁离子、铜离子、镍离子、锌离子、钴离子、钙离子、镁离子中的至少一种；所述金属离子溶液的浓度为2～50mM。


3.根据权利要求1所述的一种普鲁士蓝结构-酶复合物的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述K4[Fe(CN)6]溶液的浓度为2～200mM。


4.根据权利要求1所述的一种普鲁士蓝结构-酶复合物的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述的表面活性剂包括聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸钠、普朗尼克中的至少一种。


5.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：娄文勇，吴晓玲，熊隽，刘姝利，梁珊，宗敏华，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44