《有機相酶催化劑的設計和製備》是依託清華大學，由戈鈞擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：有機相酶催化劑的設計和製備
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：戈鈞
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目旨在研究增強酶在有機相中催化活性的新途徑。擬研究新型納米酶催化劑的製備技術，將酶分子包埋於具有較好有機溶劑溶解性的聚合物納米顆粒中，實現納米酶催化劑在有機相的有效溶解，從而將有機相酶催化由非均相反應轉化為均相反應，提高酶催化劑的有機相活性並保持良好的穩定性。以脂肪酶和漆酶為研究體系，採用酶分子表面原位聚合、聚合物端基活化-酶分子交聯兩種方法，選用多種聚合物材料對酶分子進行包埋，研究聚合物化學組成、包埋反應方式和條件等對納米酶催化劑的有機溶劑溶解性、有機相活性和穩定性的影響。通過對製備過程的研究，可控制備出能夠在有機溶劑中溶解並且具有較高有機相活性和穩定性的納米酶催化劑。以脂肪酶納米催化劑催化合成新型抗腫瘤藥物分子阿黴素衍生物的過程為例，考察催化劑納米結構、催化劑用量、有機溶劑體系、水活度等對催化過程的影響機制，提出基於納米酶催化劑的均相催化過程強化的新途徑。
結題摘要
為解決天然酶在有機相中催化活性不高的問題，本項目設計製備了有機相催化活性高、穩定性好並且可重複使用的酶-聚合物結合物納米催化劑，通過反相乳液實現了其可控制備。該方法所製備的脂肪酶-聚合物結合物套用於有機相酶催化，可高效製備多種藥物分子和藥物中間體。在完成以上項目研究計畫的基礎上，項目負責人提出了採用無機晶體包埋酶分子提高其穩定性的新思路，開展了酶-無機晶體複合催化劑的製備和套用研究。主要研究成果如下： （1）提出了適用於有機相酶催化的酶-聚合物（Pluronic）納米結合物及其製備方法，多種酶體系證實該方法具有很好普適性，酶-Pluronic納米結合物的有機相表觀催化活性比天然酶提高几十至幾百倍。開發了原位聚合-底物印跡的脂肪酶-聚丙烯醯胺納米凝膠，有效提高了其在有機相中的表觀酶活； （2）實現了反相乳液中可控制備該酶-Pluronic納米結合物，多種酶體系證實了該方法具有很好普適性，所製備的酶-Pluronic納米結合物具有顯著高於天然酶的有機相表觀酶活； （3）採用脂肪酶-Pluronic納米結合物作為催化劑，實現了阿黴素衍生物—抗腫瘤藥物戊柔比星等多種藥物分子和藥物中間體的酶促合成，在戊柔比星製備過程中脂肪酶-Pluronic納米結合物催化反應的初始速率為天然酶的11倍； （4）提出了酶（多酶）-無機晶體複合催化劑及其一步共沉澱製備方法，證實了無機晶體包埋酶分子可以很好提高酶的穩定性，並獲得較高的催化活性。 項目負責人以通訊作者發表SCI論文21篇（總影響因子＞110），其中，項目負責人本人應邀為ACS Catalysis, Catalysis Science & Technology, WIERs: Nanomedicine and Nanobiotechnology撰寫了納米酶催化劑的綜述文章。項目負責人2015年入選美國《麻省理工技術評論》（MIT Technology Review）在全世界範圍內評選的35位35歲以下的青年創新人物（TR35）。
