固定化酶的材料选择及效果分析

早期的生物活性物质测量法，如酶分析法，是在水溶液状态下进行的，由于酶在水溶液中一般不太稳定，且酶只能和底物作用一次，因此，使用起来很不方便。要使酶作为生物敏感膜使用，必须将酶固定在各种载体上，这种技术称为酶的固定化技术。同常规方法相比，使用限制在电极表面的固定化酶具有很多诱人的特征，如固定化酶可以快速分离，可重复使用，稳定性高、灵敏度高、响应快速；可防止溶液中其他物质的干扰和对电极表面的玷污等。

不同材料进行酶的固定，所得固定化酶性能有较大差异。如分别用明胶、PVA和石墨对双乙酰还原酶进行包埋固定，发现PVA和明胶都与酶中残留的硫酸铵有不同程度的反应，影响固定化。同时包埋过程中的冷冻成型使硫酸铵部分结晶析出造成固定化酶膜孔隙过大，引起酶泄漏。而石墨包埋则效果较好，固定化酶活力存留为66.2%。在碱性条件下将淀粉酶固定在NIPAAm和甲基丙烯酸缩水甘油酯的共聚物膜上，发现固定化酶的活力是自由酶的90%，并可从产物中分离复原而重复使用。由于膜具有温度敏感性，酶的活力也可随温度表现为“开”“关”的性质。

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图12-23　辣根过氧化物酶固定与壳聚糖膜

另外，还有几种固定化酶。一是葡萄糖氧化固定酶。如：用经空气等离子体处理的聚乙烯膜与丙烯酸进行接枝反应，在氯化亚砜作用下，载体上的羧基与酶上的氨基发生反应，实现了葡萄糖氧化酶的固定。二是壳聚糖固定酶。由于壳聚糖无毒，具有生物相容性等优良的生物学性能，制成膜后，无色透明，具有较好的物理机械性能，它有丰富的氨基，可以与酶共价偶联，因而可用壳聚糖固定酶。如：用戊二醛的方法将尿激酶固定于壳聚糖膜上。然而用这种方法很容易使壳聚糖膜变黄、变硬、变脆，膜很容易破碎，不宜用于制备敏感膜。因此可采用另一种新的固定化方法，如图12-23所示（其中Biotion为活性生物素）。先将壳聚糖膜生物素化，然后再通过A、B两种方式将辣根过氧化物酶（HRP）固定在膜上。这种方法制备的壳聚糖敏感膜具有较好的机械性能，可制成自载膜。在中性、碱性溶液中稳定，可以在pH＞7.0的水中长期浸泡；同时生物素化生物大分子可以在壳聚糖膜上形成有序膜或单分子层膜，可适用于蛋白质、酶、多肽、DNA等生物大分子的固定，制备过程不需复杂的反应及有机溶剂，对生物活性几乎没有影响，因而生物素化壳聚糖膜在医药工业及生物传感器等方面，均有潜在的价值。

环境响应型智能膜在生化物质的分离提纯、药物控制释放、化学传感器、仿生科学等领域显示出诱人的应用前景，引起广大研究者的兴趣。但是，环境响应型智能膜的研究中还存在一些亟待解决的问题，比如构筑一些新概念的智能膜，从机理入手提高膜的响应特性，开发多重响应开关功能和具有仿生功能的膜材料和膜系统，以及探索高效和大规模制备智能膜的方法和工艺等。目前，研究者们正在围绕这些目标进行深入的研究，随着研究的不断深入，环境响应型智能开关膜不论在理论发展、还是在应用开发方面都会取得长足的进步，必将成为一类极具魅力的功能膜。