即使在微量條件下，內(nèi)分泌干擾物、農(nóng)藥和藥物等微污染物也會(huì)對(duì)公眾健康和水生生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生有害影響。由于酶催化和膜分離的結(jié)合，生物催化膜具有很高的微污染物去除效率。
在生物催化膜的制造中，同時(shí)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期穩(wěn)定性和高催化效率仍然是具有挑戰(zhàn)性的。受細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)流體鑲嵌模型的啟發(fā)，中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所萬(wàn)教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)制備了一種新型的具有高酶活性和穩(wěn)定性的生物催化膜，可去除痕量污染物。該研究發(fā)表于《化學(xué)工程雜志》年11月28日。
研究人員通過(guò)對(duì)納濾膜支撐層的三維修飾，調(diào)節(jié)膜的結(jié)合強(qiáng)度，從而調(diào)節(jié)固定化酶的流動(dòng)性。
采用貽貝啟發(fā)式涂層對(duì)納濾膜的整個(gè)支撐層進(jìn)行改性(稱(chēng)為三維改性)，然后通過(guò)反向過(guò)濾將漆酶非共價(jià)地限制在改性的納濾膜中。
教授：“漆酶可以穩(wěn)定分布在納濾膜的三維修飾支撐層中，分布均勻，酶負(fù)載量高，儲(chǔ)存穩(wěn)定性超高。此外，改性納濾膜可用于不同酶的固定化?！彼幫琛?
更好的是，這種貽貝啟發(fā)的三維修飾策略增強(qiáng)了膜對(duì)酶的限制強(qiáng)度，而對(duì)底物和產(chǎn)物的傳質(zhì)阻力幾乎沒(méi)有增加，這有效地延遲了酶的泄漏，并給予酶一定水平的酶。從而實(shí)現(xiàn)高效催化。
結(jié)合強(qiáng)度最好的生物催化膜在7次重復(fù)使用循環(huán)和36小時(shí)連續(xù)運(yùn)行去除微污染物的過(guò)程中表現(xiàn)出較高的催化活性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性。
研究人員還提出了一種簡(jiǎn)單的固定化酶遷移率量化方案，能夠準(zhǔn)確反映修飾膜的結(jié)合強(qiáng)度和生物催化膜的催化性能。
此外，改性膜可用作酶儲(chǔ)存和控制釋放裝置，用于反應(yīng)和給藥。IPE的羅教授說(shuō)：“這項(xiàng)工作不僅為固定各種酶、制備優(yōu)良的生物催化膜提供了多功能平臺(tái)，也為設(shè)計(jì)膜中酶的最佳封閉環(huán)境提供了指導(dǎo)，從而促進(jìn)了膜的潛在應(yīng)用。生物催化膜可以在小范圍內(nèi)增強(qiáng)生物轉(zhuǎn)化、藥物輸送和生物傳感器的功能?！?
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