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洛阳师范学院马录芳教授课题组 Angew：Ni2+修饰ZIF-8疏水表面固载酶提高催化活性

时间：2022-12-24 来源：浏览：

洛阳师范学院马录芳教授课题组 Angew：Ni2+修饰ZIF-8疏水表面固载酶提高催化活性

原创化学与材料科学化学与材料科学

化学与材料科学

微信号 Chem-MSE

功能介绍聚集海内外化学化工、材料科学与工程、生物医学工程领域最新科学前沿动态，与相关机构共同合作，发布实用科研成果，结合政策、资本、商业模式、市场和需求、价值评估等诸要素，构建其科技产业化协同创新平台，服务国家管理机构、科研工作者、企业决策层。

收录于合集

#酶载体 2 个

#ZIF-8 7 个

#酶固载 2 个

#锚点 2 个

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酶作为生命系统中一种高效、多功能的生物催化剂，已广泛应用于工业/食品/纺织加工、生物传感器等领域。然而，酶的固有缺点，低操作稳定性、低可回收性、对大多数有机溶剂和许多金属离子的低耐受性，在很大程度上限制了它们的进一步发展。选择合适的载体提高酶的活性和稳定性得到各界的极大关注。

图 1 ZIF-8的结构模型(a)和静电势图(b)。(c)金属离子修饰ZIF-8纳米颗粒固载酶合成路线示意图。

近日， 洛阳师范学院马录芳教授课题组 在 《Angew. Chem. Int. Ed.》 期刊上发表了题为 “EnhancedActivity of Enzyme Immobilized on Hydrophobic ZIF-8 Modified by Ni ²⁺ Ions” 的文章（DOI: 10.1002/anie.202216699 ）。洛阳师范学院的杨晓刚副教授为论文第一作者，杨晓刚副教授和马录芳教授为共同通讯作者。此研究得到国家自然科学基金等资助支持。

为提高酶的活性和可回收性，该课题组选择了经典的金属-有机框架材料—沸石咪唑骨架-8 (ZIF-8)为载体进行酶的固载。ZIF-8因其原料廉价、制备简单、无毒等优点被认为是理想的酶载体。尽管酶-ZIF-8复合物的组装（括原位包封、孔渗透和表面固定）已经取得了一些研究成果，但真正理解ZIF-8环境（表面或孔隙化学）如何影响酶的结构和活性仍然是一个巨大的挑战。受ZIF-8小孔径和疏水表面的影响，对于一些较大的或亲水的底物，酶-ZIF-8复合体系很难发挥其活性。同时，直接负载到ZIF-8的疏水表面还能引起酶结构的变化。

图 2 ZIF-8, ZIF-8@PEP和 ZIF-8@PEP-Ni的PXRD (a)，Zata potentail (b)，FT-IR spectra (c) 及 SEM 图 (d)。(e) ZIF-8@PEP-Ni的TEM和elemental mapping图。

为了解决上述科学问题，该课题组以金属离子作为锚点对具有表面缺陷的ZIF-8材料进行修饰，进一步通过静电作用力对带有负电荷的胃蛋白酶（PEP）进行固载。利用电化学析氧反应(OER)对固载PEP的催化活性进行评价。经表面修饰后的酶固载（ZIF-8@PEP-Ni）在10 mA·cm ^-2 电流密度的过电位仅为127 mV，远低于相同条件下单一PEP（919 mV·cm ^-2 ）和直接酶固载ZIF-8@PEP（690 mV·cm ^-2 ）的过电位。同时，ZIF-8@PEP-Ni 复合物在长时间的测试中仍能保持高的稳定性和催化活性。该项工作为高效酶固载研究提供了一种新的思路。