[发明专利]一种磁性酶纳米凝胶生物催化颗粒及其制备方法

权利要求书

1.一种磁性酶纳米凝胶颗粒，其为核壳结构，核芯为吸附酶分子的磁性纳米粒子，外壳为交联的高分子材料层；所述磁性纳米粒子的表面修饰有可与所述交联的高分子材料层反应的基团，所述核壳之间通过化学键连接。

2.根据权利要求1所述的磁性酶纳米凝胶颗粒，其特征在于：所述磁性酶纳米凝胶颗粒的粒径为150-250nm，所述交联的高分子材料层的厚度为100-200nm。

3.根据权利要求1或2所述的磁性酶纳米凝胶颗粒，其特征在于：所述磁性纳米粒子为金属纳米粒子、合金纳米粒子或过渡族金属氧化物纳米粒子；所述金属纳米粒子具体为Fe、Ni或Co纳米粒子，所述合金纳米粒子具体为Fe-Pt合金纳米粒子或Fe-Co合金纳米粒子，所述过渡族金属氧化物纳米粒子具体为Fe₃O₄纳米粒子、γ-Fe₂O₃纳米粒子、MnO纳米粒子或FeCoO纳米粒子；所述磁性纳米粒子的粒径为5-20nm；所述酶为脂肪酶、胰蛋白酶或细胞色素丙。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的磁性酶纳米凝胶颗粒，其特征在于：所述磁性酶纳米凝胶颗粒是按照权利要求5-10中任一项所述方法制备得到的。

5.一种制备权利要求1-3中任一项所述磁性酶纳米凝胶颗粒的方法，是以下述质量份的物质为原料制备得到的：表面修饰的磁性纳米粒子40份、酶10份、形成所述高分子材料层的单体200-400份、交联剂0.5～5份和引发剂0.5～20份，所述表面修饰的磁性纳米粒子其表面具有可聚合基团以及对所述酶分子具有静电吸附作用的基团；

所述方法包括下述步骤：

1)将表面修饰的磁性纳米粒子与酶加入pH值为5～10的缓冲溶液中，在0～50℃条件下反应0.5～6小时，得到酶-纳米粒子复合物，即所述磁性酶纳米凝胶颗粒的核芯；

2)将所述酶-纳米粒子复合物加入到有机溶剂水溶液中，再加入所述形成所述高分子材料层的单体、引发剂和交联剂，在0～50℃下反应0.5～6小时，得到所述磁性酶纳米凝胶颗粒。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述表面修饰的磁性纳米粒子是按照下述三种方法中的任意一种制备得到的：

方法一：

将磁性纳米粒子与硅烷偶联剂在有机溶剂水溶液中，于30～70℃下反应5～12小时，即得表面修饰的磁性纳米粒子；其中，所述硅烷偶联剂为至少两种硅烷偶联剂的混合物，所述硅烷偶联剂的结构式为Y(CH₂)SiX₃，X代表可水解基团和Y代表有机功能基团，所述Y为对所述酶分子具有静电吸附作用的基团和可聚合基团，所述对所述酶分子具有静电吸附作用的基团和可聚合基团的摩尔比为90∶10-50∶50；所述磁性纳米粒子与所述硅烷偶联剂的质量份数比为200∶2～40；

方法二：

1)将磁性纳米粒子与硅烷偶联剂在有机溶剂水溶液中，于30～70℃下反应5～12小时；其中，所述硅烷偶联剂的结构式为Y(CH₂)SiX₃，X代表可水解基团和Y代表带氨基；

2)将步骤1)修饰后的磁性纳米粒子加入到pH值为8～9的缓冲液中，再加入粒子修饰剂A，在0～50℃条件下反应0.5～6小时，即得表面修饰的磁性纳米粒子；所述粒子修饰剂A是分子结构中至少含有一个可聚合基团且可与氨基发生反应形成化学键连接的物质；

所述磁性纳米粒子、所述硅烷偶联剂与所述粒子修饰剂A的质量份数比为200∶2-40∶0.2-20；

方法三：

1)将磁性纳米粒子与硅烷偶联剂在有机溶剂水溶液中，于30～70℃下反应5～12小时；其中，所述硅烷偶联剂的结构式为Y(CH₂)SiX₃，X代表可水解基团和Y代表氨基；

2)将步骤1)修饰后的磁性纳米粒子加入到pH值为8～9的缓冲液中，再加入粒子修饰剂A，在0～50℃条件下反应0.5～6小时；所述粒子修饰剂A是分子结构中至少含有一个可聚合基团且可与氨基发生反应形成化学键连接的物质；

3)将步骤2)修饰后的磁性粒子加入到有机溶剂中，再加入粒子修饰剂B，在0～50℃条件下反应2～6小时，即得表面修饰的磁性纳米粒子；所述粒子修饰剂B是分子结构中至少含有一个羧基且可与所述硅烷偶联剂中的有机功能基团发生反应形成化学键连接的物质；

所述磁性纳米粒子、所述硅烷偶联剂、所述粒子修饰剂A、所述粒子修饰剂B的质量份数比为200∶2-40∶0.2-20∶100-150。