【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及细胞技术与生物催化领域，尤其涉及一种细胞表面的共价有机框架涂层的可控构筑方法及其应用。
技术介绍
1、当前经济社会发展面临诸多挑战，如人口急剧增加、土地和水资源日益枯竭、全球变暖逐渐加剧等重大环境问题。因此，构建原料可再生、过程绿色化、产段高端化的物质制造技术便极为重要。以微生物细胞等生物组分为催化剂的物质合成与制造技术引起广泛关注，其具有反应条件温和、催化活性高、产物选择性高等优势，被广泛应用于合成大宗化学品、医药化学品、精细化学品等。然而，细胞结构易受外界环境影响，稳定性较差，导致无法进行连续生产，限制了生物催化剂的工业化进程。此外，细胞难以与产物分离，容易造成催化剂流失和活性下降，增加催化剂使用成本和产物纯化成本。
2、针对上述问题，亟需提供一种可实现绿色低碳和连续高效的化学转化的催化剂相关产品。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种细胞表面的共价有机框架涂层的可控构筑方法及其应用，该制备工艺简单易行，可控构筑涂层厚度，提升细胞循环催化周期和半衰期，实现了固定化细胞活性与稳定性同步提升，适用于构建一系列细胞@cofs固定化细胞系统。
2、本专利技术的目的是通过如下技术方案实现的：
3、本专利技术提供了一种细胞表面的共价有机框架涂层的可控构筑方法，包括以下步骤：
4、(1)通过超声震荡将三醛基间苯三酚分散至甲醇-去离子水混合溶液中，配成溶液a；通过超声震荡将氨基单体分散至甲醇-去离子水混合溶液中，配成溶液b
5、(2)对枯草芽孢杆菌利用聚乙烯亚胺进行表面改性，得到改性后的枯草芽孢杆菌，再将其分散到hepes缓冲液中，得到改性后的菌悬液，备用；
6、(3)将步骤(2)中改性后的菌悬液与步骤(1)中的溶液b混合，经震荡孵化后获得溶液c；
7、(4)将步骤(1)中的溶液a与步骤(3)中的溶液c混合，加入乙酸作为催化剂，经磁力搅拌、离心及洗涤后，得到橘黄色沉淀物，即为固定化后的cell@cofs颗粒；将该颗粒分散于hepes缓冲液中低温冷藏保存，即得细胞表面的共价有机框架涂层。
8、进一步的，在步骤(1)中，所述溶液a的具体组成为10mg-20mg的三醛基间苯三酚及5ml的甲醇-去离子水；所述溶液b的具体组成为10mg-20mg的氨基单体及5ml的甲醇-去离子水；所述甲醇-去离子水中甲醇和去离子水的体积比均为1∶4；所述氨基单体可包含-ch3取代基或-oh取代基。
9、进一步的，在步骤(2)中，所述表面改性的具体步骤为：以hepes缓冲液洗涤1ml27-56od的枯草芽孢杆菌细胞悬液，待洗涤3次之后，将其再分散到0.5ml的hepes缓冲液中，然后加入0.5ml的10g/l的聚乙烯亚胺，置于温度为25℃的摇床震荡孵化60min，后以hepes缓冲液洗涤，洗去溶液中未反应的聚乙烯亚胺，获得改性后的枯草芽孢杆菌。
10、进一步的，在步骤(3)中，所述震荡孵化的参数为25℃条件下震荡孵化30min。
11、进一步的，在步骤(4)中，所述磁力搅拌、离心及洗涤的参数为磁力搅拌60min后，以10000rpm离心5min，用hepes缓冲液洗涤2～3次；所述低温冷藏保存为在4℃条件下保存。
12、一种cell@cofs固定化细胞系统，所述cell@cofs固定化细胞系统可通过权利要求1-5任一项所述的可控构筑方法构筑得到。
13、所述的cell@cofs固定化细胞系统在催化剂领域的应用。
14、本专利技术有益效果在于：
15、本专利技术以枯草芽孢杆菌为模型菌，提出了基于“一锅法”在细胞表面可控构筑共价有机框架涂层策略，原位构建了细胞(cell)@共价有机框架(covalent organicframeworks,cofs)固定化细胞催化系统，简称为cell@cofs。本专利中，枯草芽孢杆菌为葡萄糖胺脱磷酶的底盘细胞，可以实现以葡萄糖胺-6-磷酸为底物的特异性脱磷过程，用于高效生产葡萄糖胺。cofs具有结构规整，孔径均一的结构特点，有利于底物的快速传递，实现酶促脱磷过程的高效强化；基于共价键连接的网络结构，有效提升了细胞稳定性，显著提升了生物催化剂的半衰期和循环使用周期，降低了催化剂的使用成本。此外，原位构筑了具有不同涂层厚度的cell@cofs催化系统，表现出了不同的活性和稳定性，更广泛适用于不同的工作环境，而且固定化细胞催化系统可以通过简单的离心和过滤进行回收，实现催化剂与产物的高效快速分离和工业酶制剂的连续规模化生产等。最后，制备了具有不同类型侧链基团的cell@cofs催化系统，进一步证明了本策略的普适性。本专利技术涉及的基于cofs的原位固定化细胞方法简单易行，细胞表面涂层厚度可控，而且适用于构建具有不同类型侧链基团的cell@cofs催化系统，可用于原位包埋生物催化剂(酶/细胞)进而构建高效的固定化催化系统，实现绿色低碳和连续高效的化学转化。实现绿色低碳和连续高效的化学转化。
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1.一种细胞表面的共价有机框架涂层的可控构筑方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的可控构筑方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述溶液A的具体组成为10mg-20mg的三醛基间苯三酚及5mL的甲醇-去离子水；所述溶液B的具体组成为10mg-20mg的氨基单体及5mL的甲醇-去离子水；所述甲醇-去离子水中甲醇和去离子水的体积比均为1∶4；所述氨基单体可包含-CH3取代基或-OH取代基。
3.如权利要求1所述的可控构筑方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述表面改性的具体步骤为：以HEPES缓冲液洗涤1mL27-56OD的枯草芽孢杆菌细胞悬液，待洗涤3次之后，将其再分散到0.5mL的HEPES缓冲液中，然后加入0.5mL的10g/L的聚乙烯亚胺，置于温度为25℃的摇床震荡孵化60min，后以HEPES缓冲液洗涤，洗去溶液中未反应的聚乙烯亚胺，获得改性后的枯草芽孢杆菌。
4.如权利要求1所述的可控构筑方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述震荡孵化的参数为25℃条件下震荡孵化30min。
5.如权利要求1所述的可控构筑方法，其
6.一种Cell@COFs固定化细胞系统，其特征在于，所述Cell@COFs固定化细胞系统可通过权利要求1-5任一项所述的可控构筑方法构筑得到。
7.如权利要求6所述的Cell@COFs固定化细胞系统在催化剂领域的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种细胞表面的共价有机框架涂层的可控构筑方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的可控构筑方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述溶液a的具体组成为10mg-20mg的三醛基间苯三酚及5ml的甲醇-去离子水；所述溶液b的具体组成为10mg-20mg的氨基单体及5ml的甲醇-去离子水；所述甲醇-去离子水中甲醇和去离子水的体积比均为1∶4；所述氨基单体可包含-ch3取代基或-oh取代基。
3.如权利要求1所述的可控构筑方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述表面改性的具体步骤为：以hepes缓冲液洗涤1ml27-56od的枯草芽孢杆菌细胞悬液，待洗涤3次之后，将其再分散到0.5ml的hepes缓冲液中，然后加入0.5ml的10g/l的聚乙烯亚胺，置于温度为25℃的摇床...
【专利技术属性】
技术研发人员：石家福，吴振华，吴宜骏，张博禹，姜忠义，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：
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