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COF-LZU1在醋酸缓冲溶液中的合成及固定化酶研究
刘孟, 徐毅, 杨帆, 周全, 任晶, 任瑞鹏, 吕永康
高等学校化学学报    2025, 46 (2): 20240368-.   DOI:10.7503/cjcu20240368
摘要   (963 HTML34 PDF(pc) (2218KB)(195)  

在醋酸缓冲溶液中于室温合成了COF-LZU1, 并用于固定化漆酶和辣根过氧化物酶. 通过优化反应浓度、 时间、 缓冲溶液pH值、 温度、 洗涤溶剂和干燥方式等条件, 在pH=4.5的醋酸缓冲溶液中, 于室温下搅拌30 min, 合成了具有高结晶度的COF-LZU1, 其比表面积高达501 m2/g, 且具有较高的热稳定性(480 ℃). 在最优反应条件下, 以COF-LZU1为载体, 采用原位包埋法对漆酶和辣根过氧化物酶进行固定化, 并对其性质进行了研究. 实验结果表明, 固定化酶的活性高达84.26%和73.66% (相对于游离酶活性), 且在循环使用10次后, 其相对活性仍保持约80%. 通过多个结合位点, COF-LZU1可有效稳定酶的活性构象, 使其不易发生结构变形, 提高了酶的热稳定性、 pH稳定性和重复使用性等. 醋酸缓冲溶液是生化实验中常用的缓冲溶液, 本研究中其既作为溶剂又作为催化剂, 与现有合成方法相比, 该方法更有利于提高生物分子的稳定性, 并有望为固定化酶提供新的解决方案.



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Fig.5 Cyclic stability testing of Lac@COF⁃LZU1 and HRP@COF⁃LZU1
正文中引用本图/表的段落
由图S5(见本文支持信息)可见, COF-LZU1具有良好的热稳定性, 耐受温度高达430 ℃. 在240~440 ℃范围内有微小失重, 可能是因为产物边缘存在少量未反应的醛基和氨基, 其在高温下被分解. 在480 ℃时失重明显, 说明COF-LZU1骨架开始坍塌. 与溶剂热法制备的COF-LZU1 (高于310 ℃时骨架坍塌分解)相比[19], 在醋酸缓冲溶液中合成的COF-LZU1具有更好的热稳定性.
COFs的合成方法复杂且成本较高, 因此对固定化后的酶@COFs进行循环稳定性测试十分重要. 如图5所示, 酶@COFs在循环使用10次后, 其相对活性约为80%. 由图3和图S7(见 本文支持信息)可见, 循环使用10次后Lac/HRP@COF-LZU1仍具有良好的结晶性, 无其它杂质峰, 且循环使用10次后的Lac/HRP@COF-LZU1仍为球形(图S8, 见本文支持信息), 与循环使用前的材料相比, 结构基本无变化, 说明酶@COFs具有良好的可重复使用性与稳定性.
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