聚合物纳米颗粒的酶法降解测试及酶吸附机理的初探

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.在该文中,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pH-stat系统进行检测.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,考察了在该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,在该实验的条件下,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.

目录

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前言

第一章文献综述

1.1引言

1.2生物可降解塑料研究进展

1.3聚合物的酶降解研究进展

1.4聚合物纳米颗粒在生物降解领域中的应用

1.5本文研究意义及主要研究内容

第二章实验材料和方法

2.1实验材料

2.2实验方法

第三章聚合物纳米颗粒的酶降解测试研究

3.1实验设计

3.1.1实验装置

3.1.2实验方法

3.1.3降解速率及降解百分率的计算公式

3.1.4酶的选择

3.1.5酶降解聚合物测试实验条件的优化

3.2结果与讨论

3.2.1聚合物纳米颗粒酶解测试的优点

3.2.2酶降解反应动力学

3.2.3thermomonosporafusca水解酶（TfH）降解能力的评价

3.3小结

第四章生物降解过程中酶吸附机理的初探

4.1前言

4.2实验设计

4.2.1预备实验

4.2.2吸附实验

4.2.3聚合物降解速率-酶浓度标准曲线

4.2.4吸附等温线的绘制及Langmuir吸附平衡常数的确定

4.3结果与讨论

4.3.1不同聚酯纳米颗粒载体对酶吸附的影响

4.3.2同一载体上不同酶吸附行为的比较

4.3.3可视化计算机程序及理论qEmax值的计算

4.4小结

第五章结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

附录

致谢