一种基于Mn-ZIF-90固定化Nahk的复合催化材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种基于Mn

【技术实现步骤摘要】
一种基于Mn
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ZIF
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90固定化Nahk的复合催化材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及催化剂材料及其制备方法和应用，具体涉及一种基于Mn
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ZIF
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90固定化Nahk的复合催化材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]GlcNAc和GalNAc是广泛存在于生物体内的糖类残基，也是许多重要多糖或糖缀合物如糖蛋白、糖脂、糖胺聚糖的基本组成部分，因此，合成GlcNAc/GalNAc或其结构类似物意义重大。要合成含GlcNAc/GalNAc或其结构类似物的糖链或糖缀合物，合成对应的糖核苷酸就成为首先要解决的问题。糖核苷酸是单糖的异头碳与核苷二磷酸或核苷一磷酸连接而成的化合物，是单糖的活化形式。糖核苷酸作为糖基转移酶催化的转糖基反应的糖基供体，是生物体合成糖链和糖缀合物必须的前体，在特异性配体靶向递送及新药研发方面也有广阔应用前景。
[0003]目前，糖核苷酸主要通过化学法和酶法进行制备。化学法的一个优势在于可以合成非天然糖核苷酸，但糖核苷酸相对不稳定的固有性质使得化学法合成有一定的难度，且涉及多步合成和纯化操作，过程繁琐，收率较低。而酶法合成提供了一个更有前景的选择，其利用了酶催化的高效选择性，是模拟糖苷键生物合成途径的高立体选择性和高区域选择性的合成方法。生物体内合成糖核苷酸的酶绝大多数以糖
‑1‑
P为底物，由于糖
‑1‑
P价格昂贵且化学合成复杂，因此中间产物糖
‑1‑/>P的获得非常关键，特别是对于工业化应用的需要。但是使用游离酶进行催化难以维持酶的活性以重复利用，催化成本较高。此外，尽管固定化技术可以提高酶的稳定性，大多数酶仍受到浸出、酶变性和传质及传热效率的限制，导致其催化活性不可避免地丧失，成本提高。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：本专利技术的目的在于提供一种基于Mn
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ZIF
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90固定化Nahk的复合催化材料，使酶能够耐受温度、pH及有机溶剂等变性条件的影响，提高酶催化活性，同时实现催化材料的可重复利用。本专利技术另一个目的是提供了该复合催化材料的制备方法。本专利技术还有一个目的是提供了该复合催化材料的应用。
[0005]技术方案：本专利技术所述的基于Mn
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ZIF
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90固定化Nahk的复合催化材料，骨架为掺杂了锰离子的Zn基MOFs材料，内部包封N
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乙酰氨基己糖1
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位激酶。
[0006]所述的基于Mn
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ZIF
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90固定化Nahk的复合催化材料，所述Zn基MOFs材料为ZIF
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90材料。
[0007]所述的基于Mn
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ZIF
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90固定化Nahk的复合催化材料，掺杂了锰离子的Zn基MOFs材料是在水基ZIF
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90合成过程中通过保持金属总摩尔量相同的同时改变锰离子与锌离子的摩尔百分比制备的。
[0008]所述的基于Mn
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ZIF
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90固定化Nahk的复合催化材料，所述乙酰氨基己糖1
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位激酶
为N
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acetylhexosamine kinase Nahk。
[0009]所述的基于Mn
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ZIF
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90固定化Nahk的复合催化材料，通过以下步骤得到：将N
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乙酰氨基己糖1
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位激酶溶液与咪唑溶液混合后，再加入硝酸锌与氯化锰的混合溶液。
[0010]所述的基于Mn
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ZIF
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90固定化Nahk的复合催化材料的制备方法，包括如下步骤：
[0011](1)将硝酸锌溶液和氯化锰溶液混合；
[0012](2)将N
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乙酰氨基己糖1
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位激酶酶液、硝酸锌与氯化锰混合溶液、咪唑溶液混合，搅拌反应后得到含有复合催化剂的反应液；
[0013](3)将步骤(2)的反应液进行离心，取沉淀洗涤、离心，得到基于Mn
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ZIF
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90固定化Nahk的复合催化材料。
[0014]所述的的制备方法，步骤(2)搅拌反应为在25～35℃搅拌反应15～25h；步骤(3)所述离心条件为8,000～12,000rpm，3～6min。
[0015]所述的基于Mn
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ZIF
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90固定化Nahk的复合催化材料在制备糖核苷酸重要中间产物糖
‑1‑
P中的应用。
[0016]所述的应用，包括如下步骤：
[0017](1)将己糖溶液和腺苷三磷酸溶液混合后加入缓冲液；
[0018](2)在体系中加入基于Mn
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ZIF
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90固定化N
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乙酰氨基己糖1
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位激酶的复合催化材料，再加入氯化镁溶液，振荡反应。
[0019]所述的应用，步骤(1)所述的己糖选自N
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乙酰氨基葡萄糖GlcNAc，N
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乙酰氨基半乳糖GalNAc，N
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三氟乙酰氨基葡萄糖GlcNTFA，N
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三氟乙酰氨基半乳糖GalNTFA中的一种或多种。
[0020]其中，步骤(1)所述的己糖溶液和腺苷三磷酸溶液终浓度均为5mM。
[0021]其中，步骤(1)所述的缓冲溶液为50mM的Tris
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HCl溶液或10mM的PBS溶液。
[0022]其中，步骤(2)所述振荡反应为30～40℃水浴振荡反应，转速为500～800rpm，反应时间为8～24h。
[0023]其中，步骤(2)所述的氯化镁溶液终浓度为0.5mM。
[0024]其中，步骤(1)和(2)所述的酶复合催化材料催化反应路线如图1所示。
[0025]有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有以下显著优点：(1)本专利技术合成的复合催化材料能够高效催化乙酰氨基己糖及其类似物的异头碳磷酸化反应，合成糖核苷酸的重要中间产物糖
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P。(2)N
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乙酰氨基己糖1
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位激酶包封在具有高孔隙率、高比表面积的Mn掺杂的金属有机框架材料ZIF
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90中，降低外界环境对酶活性的影响，增强了酶的机械性能，并且在实现六次回收利用的同时仍能保持90％以上的催化活性。(3)锰离子的掺杂在一定程度上提高了酶的催化效率，降低了固定化材料对酶活性的影响。(4)复合材料降低了传统固定化材料以及单一金属MOF包封对酶催化效率的限制。(5)本专利技术基于高多孔性的双金属有机框架材料合成一种新型复合催化剂，不仅具有绿色，环保等优点，极大程度上维持酶的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于Mn
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ZIF
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90固定化Nahk的复合催化材料，其特征在于，骨架为掺杂了锰离子的Zn基MOFs材料，内部包封N
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乙酰氨基己糖1
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位激酶。2.根据权利要求1所述的基于Mn
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ZIF
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90固定化Nahk的复合催化材料，其特征在于，所述Zn基MOFs材料为ZIF
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90材料。3.根据权利要求1所述的基于Mn
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ZIF
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90固定化Nahk的复合催化材料，其特征在于，掺杂了锰离子的Zn基MOFs材料是在水基ZIF
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90合成过程中通过保持金属总摩尔量相同的同时改变锰离子与锌离子的摩尔百分比制备的。4.根据权利要求1所述的基于Mn
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ZIF
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90固定化Nahk的复合催化材料，其特征在于，所述乙酰氨基己糖1
‑
位激酶为N
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acetylhexosamine kinase Nahk。5.根据权利要求1所述的基于Mn
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ZIF
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90固定化Nahk的复合催化材料，其特征在于，通过以下步骤得到：将N
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乙酰氨基己糖1
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位激酶溶液与咪唑溶液混合后，再加入硝酸锌与氯化锰的混合溶液。6.一种权利要求1所述的基于Mn
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ZIF
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【专利技术属性】
技术研发人员：张幸，徐涵，郑洁，李昺之，林潇，林蕾，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：发明
国别省市：