包覆酵素之方法

專利類型

發明

專利國別 (專利申請國家)

中華民國

專利申請案號

109101896

專利證號

I 737132

專利獲證名稱

包覆酵素之方法

專利所屬機關 (申請機關)

國立中央大學

獲證日期

2021/08/21

技術說明

酵素固定化在工業上具有其應用價值，可以增加酶的回收效率減少成本並能加強其穩定性或增進勻相催化之效率。金屬有機骨架材料 (Metal-organic Frameworks, MOFs) 因其具有高度可調節性而被認為是極具吸引力的作為酶固定化使用之固體基質。MOFs不僅能作為惰性之主體材料且能賦予酶對於底物之選擇性、強化結構穩定性以及(或)增加催化活性。傳統酶固定化多採用將酶吸附于預先合成之MOFs因而有脫附之虞。若想將酶封裝於材料中則須在材料合成過程中加入酶，然而MOFs合成多採用溶劑熱法，需要大量有機溶劑、高溫及長合成時間，以上條件將造成酶嚴重失活且不符合綠色化學之追求。de novo或仿生礦化封裝這類水相合成法雖能解決溶劑熱法造成的失活但只適用於ZIF-Type之材料如ZIF-8及ZIF-90，對於UiO-66-NH2這類有機配位體不溶于水之材料則無法合成。機械力化學法因其只需極少量溶劑、極短之合成時間、趨近 固相之合成條件被認為能有效維持酶活性並解決上述問題之可行方法。 傳統酵素固定並須在水相下完成，同時固定載體無提供酶完好保護效果，且固定程序繁瑣費時。本技術使用乾式機械力化學法改進有機金屬骨架材料之酵素固定化合成，使環境維持常溫、極少量有機溶劑及極短之合成時間，有效維持酵素之活性並賦予其抵抗大分子化合物及蛋白酶破壞之能力。 Enzyme immobilization has important uses in the manufacturing industries. It can not only increase the enzyme reducing efficiency but also the enhance the enzyme's structure stability and the homogeneous catalytic activity. Metal–organic frameworks (MOFs) have recently garnered consideration as an attractive solid substrate because the highly tunable MOF framework can not only serve as an inert host but also enhance the selectivity, stability, and/or activity of the enzymes. Herein, we demonstrate the advantages of using a mechanochemical strategy to encapsulate enzymes into robust MOFs. A range of enzymes are encapsulated in MOFs via a ball milling process. The solid-state mechanochemical strategy is rapid and minimizes the use of organic solvents and strong acids during synthesis, allowing the encapsulation of enzymes into three prototypical robust MOFs while maintaining enzymatic biological activity. The activity of encapsulated enzyme is demonstrated and shows increased resistance to proteases, even under acidic conditions. This work represents a step toward the creation of a suite of biomoleculein-MOF composites for application in a variety of industrial processes.

備註

連絡單位 (專責單位/部門名稱)

智權技轉組

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