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聚合物纳米颗粒的酶法降解测试及酶吸附机理的初探

马萌萌  
【摘要】:聚合物纳米颗粒的酶解测试,作为一个新方法,可以用来评价聚合物的生 物降解性,用于生物降解机理的研究,该法具有降解速度快,测试时间规模短, 数据重现性好等优点。在本文中,聚合物被制备成纳米颗粒,并选取假丝酵母 Candida cylindracea 脂肪酶(CcL)和假单胞菌 Pseudomonas species 脂肪酶 (PsL),用于酶解测试研究;降解产物通过滴定系统(pH-stat system)进行检 测。首先对聚合物纳米颗粒酶解测试的实验条件进行优化,选择适宜的测试温 度、纳米颗粒粒径及聚合物上样量。比较了聚合物纳米颗粒的酶解测试同其它 测试方法的时间规模;并对几种合成聚酯的生物降解性进行了检测,初步探讨 了聚酯的化学结构、熔点对其生物降解性的影响。在此基础上,选择了两种生 物可降解聚酯用于深入的研究,一种是脂肪族饱和聚酯──聚四甲基己二酸酯 (SP 4/6), 另一种是芳香族饱和聚酯──聚间苯二甲酸丁二醇酯(PBI)。选择 CcL-SP4/6,PsL-PBI 体系用于酶降解聚合物反应动力学的研究,考察了在本 实验条件下酶浓度与降解速度的关系,以及聚合物的裂解程度,并阐述了脂肪 酶不同于一般水解酶的催化降解特点。再有,为了从理论上描述酶反应动力学, 相应的动力学方程被建立。此外也对GBF提供的嗜热单胞菌Thermomonospora fusca 水解酶(TfH)作了相应的研究,对其降解聚合物的能力进行了评价。 既然聚合物的生物降解是一个在聚合物表面发生的过程,有关生物降解过 程中酶在聚合物表面上吸附的情况也被研究。选取生物降解较缓慢的芳香族聚 酯作为脂肪酶 CcL、PsL 吸附的载体,可以保证在吸附实验过程中,没有降解 反应的发生。酶在纳米颗粒表面上的吸附在很短的时间即可发生。Langmuir 吸 附等温线可以近似地描述较低的酶浓度下,酶在纳米颗粒上的吸附行为,相应 的吸附参数能够被得到。通过比较脂肪酶在不同聚酯上的吸附行为,发现 CcL、 PsL 都较容易吸附在疏水性相对差的聚合物纳米颗粒表面上。这似乎暗示着, 在本实验的条件下,吸附的推动力并非是以疏水性相互作用为主。TfH 在 PBT 上的吸附也被研究,并与脂肪酶的吸附情况进行了比较。利用 3D 编程实现酶 吸附可视化程序,可近似计算出酶在聚合物表面上的最大吸附容量 qEmax的理 论值。


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