一种蛋白酶-纳米花状ZIF复合材料及其制备与应用制造技术

本发明专利技术涉及生物无机复合材料技术领域，尤其是涉及一种蛋白酶

【技术实现步骤摘要】
一种蛋白酶
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纳米花状ZIF复合材料及其制备与应用


[0001]本专利技术涉及生物无机复合材料
，尤其是涉及一种蛋白酶
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纳米花状 ZIF复合材料及其制备与应用。

技术介绍

[0002]酶是生物体内催化各种反应的重要工具，具有专一且高效的催化活性。但是酶本身的脆弱性，昂贵的造价和不可重复利用的性质，阻碍了酶被更广泛的利用。使用金属有机框架(Metal
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organic framework，MOF)材料对酶进行负载是近年来常见的提升酶对苛刻环境耐受性和重复利用性的手段。MOF材料通过其笼状结构将酶包裹其中，不但对酶进行了保护，并且其表面的孔径可以使得小分子的反应原料和产物进出，从而完成催化反应。在反应完成后，可以将包裹了酶的MOF材料直接离心下来，从而与反应体系分离，而且离心下来的包裹了酶的MOF材料可以被继续使用，达成了酶的重复利用性。
[0003]沸石咪唑酯骨架结构材料(Zeolitic Imidazolate Framework，ZIF)是MOF的一种，由锌离子和2
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甲基咪唑在温和的条件下即可制备生成，制备方法也相对简单。同时ZIF材料具有优异的稳定性和生物相容性，已经被应用于多种酶的负载，以提高酶的稳定性和反应活性。
[0004]以胰蛋白酶为代表的蛋白酶催化蛋白质水解产生多肽，广泛的应用于工业生产和蛋白质研究当中。在新冠疫情期间，蛋白酶K也被广泛的用于防止核酸检测中提取的病毒RNA被核糖核酸酶降解。近年来有很多关于使用各种材料负载蛋白酶的研究，但都受制于材料远小于蛋白质和多肽分子尺寸大小的孔径。传统MOF材料表面的孔径往往在纳米级别，对于分子量巨大的蛋白质和多肽分子来说，不能够穿过MOF表面的孔径，不能接触到包覆在MOF内的蛋白酶，因而催化反应不能发生。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术的目的是提供一种蛋白酶
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纳米花状ZIF复合材料及其制备与应用。本专利技术提供一种保有传统负载酶的MOF材料各项优点的，同时可以催化蛋白质和多肽大分子反应的ZIF材料：蛋白酶
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纳米花状ZIF复合材料(分别对胰蛋白酶(Trypsin)和蛋白酶K的负载)，其保留了传统负载酶的MOF材料的稳定性、重复利用性和耐受苛刻条件的能力，同时解决了传统负载酶的MOF材料不能催化蛋白质和多肽大分子参与的反应的问题，将其应用于催化酪蛋白和核糖核酸酶的水解，证实了本专利技术的蛋白酶
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纳米花状ZIF复合材料催化大分子参与的反应的可行性与独特的优越性，并且工艺简便稳定，无需多步反应，纳米花状ZIF 内部蛋白酶的稳定性较高，因此蛋白酶可以重复利用，降低了生产中使用蛋白酶的成本。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0007]本专利技术的第一个目的是提供蛋白酶
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纳米花状ZIF复合材料在循环催化蛋白质水解中的应用，所述蛋白酶
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纳米花状ZIF复合材料为负载有蛋白酶的纳米花状ZIF 材料。
[0008]在本专利技术的一个实施方式中，具体过程如下：
[0009]将蛋白酶
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纳米花状ZIF复合材料与蛋白质混匀，水浴进行降解。
[0010]在本专利技术的一个实施方式中，蛋白酶
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纳米花状ZIF复合材料所负载的蛋白酶与蛋白质的用量比为1：20
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100。
[0011]在本专利技术的一个实施方式中，所述蛋白酶为胰蛋白酶或蛋白酶K；
[0012]所述蛋白质为酪蛋白或核糖核酸酶。
[0013]本专利技术的第二个目的是提供一种蛋白酶
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纳米花状ZIF复合材料的制备方法，所述蛋白酶
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纳米花状ZIF复合材料的具体制备方法如下：
[0014]将2
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甲基咪唑与目标蛋白酶混匀后与六水合硝酸锌溶液反应，得到沉淀后处理得到负载蛋白酶的纳米花状ZIF材料：蛋白酶
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纳米花状ZIF复合材料。
[0015]在本专利技术的一个实施方式中，所述目标蛋白酶选自胰蛋白酶或蛋白酶K中的一种。
[0016]在本专利技术的一个实施方式中，2
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甲基咪唑和六水合硝酸锌的摩尔比为1：4。
[0017]在本专利技术的一个实施方式中，2
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甲基咪唑和目标蛋白酶的质量比为400：1。
[0018]在本专利技术的一个实施方式中，反应过程中，反应温度为37
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50℃，反应时间为1h。
[0019]在本专利技术的一个实施方式中，所述后处理为离心后洗涤。
[0020]在本专利技术的一个实施方式中，离心过程中，离心转速为12000rpm，离心时间为5min。
[0021]在本专利技术的一个实施方式中，洗涤时，先使用1％SDS溶液洗涤，然后用 Tris
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HCl(0.1mol/L，pH＝8.0)缓冲液洗涤。
[0022]本专利技术的第三个目的是提供一种通过上述方法制备得到的蛋白酶
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纳米花状 ZIF复合材料，蛋白酶
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纳米花状ZIF复合材料的粒径为1μm。
[0023]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0024]本专利技术将蛋白酶
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纳米花状ZIF复合材料应用于催化蛋白质水解中
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催化酪蛋白和核糖核酸酶的水解，证实了本专利技术的蛋白酶
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纳米花状ZIF复合材料催化大分子参与的反应的可行性与独特的优越性，并且蛋白酶
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纳米花状ZIF复合材料的制备工艺简便稳定，无需多步反应，纳米花状ZIF内部蛋白酶的稳定性较高，因此蛋白酶可以重复利用，降低了生产中使用蛋白酶的成本。
附图说明
[0025]图1为实施例1制备得到的胰蛋白酶
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纳米花状ZIF复合材料的扫描电子显微镜照片。
[0026]图2为利用苯甲酰精氨酸乙酯(BAEE)验证胰蛋白酶
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纳米花状ZIF复合材料的活性实验的LC
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MS结果对比图。
[0027]图3为胰蛋白酶
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纳米花状ZIF复合材料催化水解酪蛋白实验的SDS
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PAGE结果图。
[0028]图4为蛋白酶K
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纳米花状ZIF复合材料催化降解核糖核酸酶(RNase A)实验的SDS
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PAGE结果图。
具体实施方式
[0029]本专利技术提供蛋白酶
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纳米花状ZIF复合材料在循环催化蛋白质水解中的应用，所述
蛋白酶
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纳米花状ZIF复合材料为负载有蛋白酶的纳米花状ZIF材料。
[0030]在本专利技术的一个实施方式中，具体过程如下：
[0031]将蛋白酶
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纳米花状ZIF复合材料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种蛋白酶
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纳米花状ZIF复合材料在循环催化蛋白质水解中的应用，其特征在于，所述蛋白酶
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纳米花状ZIF复合材料为负载有蛋白酶的纳米花状ZIF材料。2.根据权利要求1所述的一种蛋白酶
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纳米花状ZIF复合材料在循环催化蛋白质水解中的应用，其特征在于，具体过程如下：将蛋白酶
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纳米花状ZIF复合材料与蛋白质混匀，水浴进行降解。3.根据权利要求2所述的一种蛋白酶
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纳米花状ZIF复合材料在循环催化蛋白质水解中的应用，其特征在于，蛋白酶
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纳米花状ZIF复合材料所负载的蛋白酶与蛋白质的用量比为1：20
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100。4.根据权利要求3所述的一种蛋白酶
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纳米花状ZIF复合材料在循环催化蛋白质水解中的应用，其特征在于，所述蛋白酶为胰蛋白酶或蛋白酶K；所述蛋白质为酪蛋白或核糖核酸酶。5.一种蛋白酶
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纳米花状ZIF复合材料的制备方法，其特征在于，所述蛋白酶
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纳米花状ZIF复合材料的具体制备方法如下：将2
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甲基咪...

【专利技术属性】
技术研发人员：张琪，李赫，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：