氨基酸分子改性的SiO2杂化材料用于胰蛋白酶固定化

高等学校化学学报 ›› 2011, Vol. 32 ›› Issue (5): 1100.

氨基酸分子改性的SiO₂杂化材料用于胰蛋白酶固定化

李晔, 张恒建, 廖明霞, 刘涛

北京科技大学化学与生物工程学院化学系, 北京100083

收稿日期:2010-10-12 修回日期:2011-01-15 出版日期:2011-05-10 发布日期:2011-04-11
通讯作者: 李晔 E-mail:liye@ustb.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(批准号: 20873005)和北京市自然科学基金(批准号: 2083028)资助.

Immobilization of Trypsin on Amino Acid-modified SiO₂ Porous Materials

LI Ye*, ZHANG Heng-Jian, LIAO Ming-Xia, LIU Tao

Department of Chemistry, School of Chemistry and Biological Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China

Received:2010-10-12 Revised:2011-01-15 Online:2011-05-10 Published:2011-04-11
Contact: LI Ye E-mail:liye@ustb.edu.cn
Supported by:
国家自然科学基金(批准号: 20873005)和北京市自然科学基金(批准号: 2083028)资助.

摘要/Abstract

摘要： 为改善二氧化硅载体材料本身的生物相容性和疏水性，维持包埋生物分子的活性，本文对水解前驱体3-氨基丙基三甲氧基硅烷进行氨基酸分子改性。具体过程包括N-Fmoc-L-缬氨酸和氯化亚砜反应生成N-Fmoc-L-缬氨酰氯，再和3-氨基丙基三甲氧基硅烷反应生成N-（3-三甲氧基硅基）丙基-N′-Fmoc-L-缬氨酰胺后。然后去除Fmoc，得到N-（3-三甲氧基硅基）丙基-L-缬氨酰胺作为氨基酸修饰的硅源前驱体。通过IR、MS、1H-NMR等分析测试手段对合成得到的各个化合物的结构进行了表征。利用正硅酸甲酯（TMOS）和N-（3-三甲氧基硅基）丙基-L-缬氨酰胺为复合硅源，经过溶胶-凝胶过程来包埋了胰蛋白酶，研究得到最适的固定化条件为，N-（3-三甲氧基硅基）丙基-L-缬氨酰胺的含量为15mol%。在该条件下，固定化胰蛋白酶活力的绝对值是199U，游离酶的酶活力的绝对值是103U, 四甲氧基硅烷直接包埋的固定化酶活力的活性是38 U。在该条件下，杂化硅源得到的固定化酶的活性是以四甲氧基硅烷水解前驱体的固定化酶活性的5倍，杂化硅源固定化胰蛋白酶的最相比游离酶，酶的最高活力提高的几乎2倍。这些结果表明氨基酸分子对水解前驱体修饰以后，水解产生的固定化载体具有良好的生物相容性。通过改性载体制备的固定化酶，对甲醇变性剂的稳定性，对酸碱的抵抗性及热稳定性也有明显地提高。

关键词: 二氧化硅杂化材料, 酶活力, 氨基酸, 胰蛋白酶

Abstract: To improve the biocompatibility and hydrophobicity of silica carrier material, and maintain the biological activity of embedded biological molecules, the synthetic routes of hydrolysis precursor 3-aminopropyl trimethoxysilane modified by amino acids are reported. The SiO2 porous material precursor modified by amino acid was prepared by a acryl chloride method. To be specific, the N-(9-Fluorenylmethoxycarbonyl)-L-valine reacted with thionyl chloride. The obtained compounds further react 3-aminopropyl trimethoxysilane. The valine modified precursor is obtained after removaling Fomc group. All obtained compounds were characterized by IR、MS、1H-NMR.. Using amino acids modified APTMS for silicon source, immobilized trypsin was prepared on a mild sol-gel process. When the molar ratio of amino acid modified 3-aminopropyl trimethoxysilane in hydrolysis precursor was 15 mol%, the immobilized trypsin shows the highest activity. The enzyme activity of immobilized trypsin by amino acid modified 3-aminopropyl trimethoxysilane is 2 times of that of free enzyme. The enzyme activity of immobilized trypsin by hybrid materials is 5 times of that of enzyme immobilized by tetramethoxysilane. The synthesized hybrid materials show a good biocompatibility.

Key words: silica, enzyme activity, amino acid, trypsin

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李晔, 张恒建, 廖明霞, 刘涛. 氨基酸分子改性的SiO₂杂化材料用于胰蛋白酶固定化. 高等学校化学学报, 2011, 32(5): 1100.

LI Ye*, ZHANG Heng-Jian, LIAO Ming-Xia, LIU Tao. Immobilization of Trypsin on Amino Acid-modified SiO₂ Porous Materials. Chem. J. Chinese Universities, 2011, 32(5): 1100.

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Immobilization of Trypsin on Amino Acid-modified SiO₂ Porous Materials

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