新型生物催化膜能高效穩(wěn)定地去除痕量污染物

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對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，同時實現(xiàn)長期穩(wěn)定性和高催化效率仍然是具有挑戰(zhàn)性的。受細胞膜結(jié)構(gòu)流體鑲嵌模型的啟發(fā)，中國科學院過程工程研究所萬教授領(lǐng)導的研究團隊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《化學工程雜志》年11月28日。

研究人員通過對納濾膜支撐層的三維修飾，調(diào)節(jié)膜的結(jié)合強度，從而調(diào)節(jié)固定化酶的流動性。

采用貽貝啟發(fā)式涂層對納濾膜的整個支撐層進行改性(稱為三維改性)，然后通過反向過濾將漆酶非共價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，酶負載量高，儲存穩(wěn)定性超高。此外，改性納濾膜可用于不同酶的固定化?！彼幫?。

更好的是，這種貽貝啟發(fā)的三維修飾策略增強了膜對酶的限制強度，而對底物和產(chǎn)物的傳質(zhì)阻力幾乎沒有增加，這有效地延遲了酶的泄漏，并給予酶一定水平的酶。從而實現(xiàn)高效催化。

結(jié)合強度最好的生物催化膜在7次重復使用循環(huán)和36小時連續(xù)運行去除微污染物的過程中表現(xiàn)出較高的催化活性和長期穩(wěn)定性。

研究人員還提出了一種簡單的固定化酶遷移率量化方案，能夠準確反映修飾膜的結(jié)合強度和生物催化膜的催化性能。

此外，改性膜可用作酶儲存和控制釋放裝置，用于反應和給藥。IPE的羅教授說：“這項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，也為設(shè)計膜中酶的最佳封閉環(huán)境提供了指導，從而促進了膜的潛在應用。生物催化膜可以在小范圍內(nèi)增強生物轉(zhuǎn)化、藥物輸送和生物傳感器的功能?！?

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