[发明专利]一种可提高酶热稳定性的高分子复合胶束及其制备和应用

说明书

技术领域

 本发明涉及高分子材料领域，特别是一种可提高酶热稳定性的高分子复合胶束及其制备和应用。

背景技术

酶，作为一种生物催化剂，广泛用于生产、生活中。但是，在使用的过程中，酶经常会受到高温、强酸碱、紫外照射等恶劣条件的影响而改变结构，失去活性。这种容易失活的缺陷大大限制了酶的使用效果，因此，如何在运输、贮存和应用的过程中提高酶的稳定性，从而扩大酶的应用范围，已经引起了科研工作者的广泛关注。

目前，提高酶的稳定性的方法主要有：1）蛋白质工程，包括定向进化、肽链延展、专一位点诱变和抗体工程等技术；2）化学改性，包括交联酶晶体、表面改性和固定化处理等技术；3）添加稳定剂，参见：C. O'Fagain, Enzyme Microb. Tech.2003, 33, 137-149、L. Gianfreda, M. R. Scarfi, Mol. Cell Biochem.1991, 100, 97-128。在这些方法中，添加稳定剂的方法简单，成本低且易于操作，多元醇、聚合物等对酶的稳定性都有一定的效果。但是目前存在的问题是：各种添加剂对酶的稳定效果都是有限的，而且对添加剂的选择局限于酶自身的结构特点，适用范围很窄，因此当前对酶的稳定性研究距离工业化生产仍存在一段距离。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的不足，提供一种可提高酶热稳定性的高分子复合胶束及其制备和应用，该复合胶束在高温条件下可提高酶的稳定性，而且添加了该复合胶束的酶在高温条件下仍能保持较高的活性。

本发明的技术方案：

一种可提高酶热稳定性的高分子复合胶束，由粒径为40-200nm且均匀分布的颗粒构成，所述复合胶束由两种双亲性嵌段共聚物组成，两种双亲性嵌段共聚物中包括一种亲水端带有温敏性的双亲性嵌段共聚物和一种为亲水端不带温敏性的双亲性嵌段共聚物，该复合胶束在室温下为核-壳结构，核层和壳层分别由两种双亲性嵌段共聚物的疏水端和亲水端混合组成。 

所述两种双亲性嵌段共聚物的疏水端为2-30kDa（千道尔顿），且两种疏水端的分子量相差不超过5kDa。

所述亲水端带有温敏性的双亲性嵌段共聚物为聚乳酸-b-聚异丙基丙烯酰胺（PLA-b-PNIPAM）。

所述亲水端不带温敏性的双亲性嵌段共聚物为聚乙二醇-b-聚乳酸（PEG-b-PLA）。

一种所述可提高酶热稳定性的高分子复合胶束的制备方法，包括如下步骤：

1）采用可逆加成裂解链转移自由基聚合（RAFT)和开环聚合（ROP）的方法合成分子量分布窄的嵌段共聚物PLA-b-PNIPAM；

2）采用ROP的方法合成生物可降解的嵌段共聚物PEG-b-PLA；

3）室温下分别将两种嵌段共聚物溶解在有机溶剂中制得共聚物溶液，两种共聚物溶液的浓度相同，均为1-5 mg/mL；

4）按照体积比为1:0.3-9均匀混合两种共聚物溶液；

5）将混合溶液对水进行透析，通过加水定容后，最后制得嵌段共聚物的浓度为0.1-1mg/m的高分子复合胶束溶液。

所述有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺（DMF）或丙酮。

一种所述可提高酶热稳定性的高分子复合胶束的应用，用于提高酶的热稳定性，包括如下步骤：

1）将酶加入缓冲溶液中制得酶溶液，酶与缓冲溶液的用量比为0.01-0.1mg/mL，所述缓冲溶液为50mM、pH=7.5的三羟甲基氨基甲烷盐-硫酸（Tris-H₂SO₄）溶液；

2）将制备的高分子复合胶束溶液与酶溶液混合均匀，高分子复合胶束溶液与酶溶液的体积比为1:1；

3）将上述混合液升温至50℃，加热1个小时，即可获得呈核-壳-冠结构的高分子复合胶束。

所述酶为碳酸脱水酶、溶菌酶、辣根过氧化物酶、脂肪酶或蛋白酶。

该高分子复合胶束提高酶热稳定性的检测方法：

1）将呈核-壳-冠结构的高分子复合胶束继续升温至70℃，加热10分钟，使酶的结构改变，部分疏水基团暴露在表面，与复合胶束的疏水壳层相结合，以阻止酶分子间的聚集沉淀；

2）在4℃条件下冷藏一周后，聚异丙基丙烯酰胺（PNIPAM）由疏水转变为亲水，进而辅助酶分子复性；

3）室温下测试酶的活性。

 

该复合胶束对酶保护的原理：