无机固定化酶载体材料的研究进展

无机固定化酶载体材料具有较高的化学稳定性、机械强度和较低的使用成本,特别适合大规模工业应用。固定化酶作为一种高选择性的生物催化剂,在生物体外同样可以高效率的催化化学反应的进行。本文系统的分析和综述了各种无机载体材料的优缺点、制备方法及其在固定化酶方面的研究进展,并对这些固定化载体材料的应用前景进行了预测。     

纳米复合催化剂的研究进展

简单介绍了纳米材料及纳米催化剂的特征与分类。综述了近年来国内外纳米复合催化剂的研究进展,包括纳米复合催化荆的结构与分类、制备方法、应用等。并对纳米复合催化剂的发展趋势进行了展望。     

我国自主开发成功固定化酶技术

“十五”国家科技攻关计划“纳米材料技术及应用开发”延续项目——纳米结构固定化酶组装技术的开发，日前在北京通过了中国石油和化学工业协会、中国钢协粉末冶金协会共同组织的专家验收．这一成果可望使我国摆脱依赖进口载体生产固定化青霉素酰化酶催化剂的被动局面，促进我国固定化酶技术提升和抗生素产业可持续发展。     

我自主开发成功固定化酶技术

“十五”国家科技攻关计划‘纳米材料技术及应用开发’延续项目——纳米结构固定化酶组装技术的开发．上周在北京通过了中国石油和化学工业协会、中国钢协粉末冶金协会共同组织的专家验收。这一成果可望使我国摆脱依赖进口载体生产固定化青霉素酰化酶催化剂的被动局面，促进我国固定化酶技术提升和抗生素产业可持续发展。     

我自主开发成功固定化酶技术

“十五”国家科技攻关计划“纳米材料技术及应用开发”延续项目一纳米结构固定化酶组装技术的开发，日前在北京通过了中国石油和化学工业协会、中国钢协粉末冶金协会共同组织的专家验收。这一成果可望使我国摆脱依赖进口载体生产固定化青霉素酰化酶催化剂的被动局面，促进我国固定化酶技术提升和抗生素产业可持续发展。     

纳米酶催化剂制备方法研究进展

酶催化具有化学、区位和立体选择性,这使得其成为绿色合成化学品的理想催化剂。然而,天然酶常因其在工业催化条件下的活性和稳定性较低而难以使用。纳米技术为构建高效酶催化剂提供了新的可能性。通过简便、高效、低成本的方法制备出具有高催化活性和高稳定性的纳米酶催化剂,同时提高纳米酶催化剂的可操作性和可回收重复使用特性是其中的关键问题。介绍了纳米酶催化剂的研究现状和制备方法,重点介绍了采用共沉淀方法制备酶-无机晶体杂化纳米催化剂、酶-金属有机骨架材料杂化纳米催化剂,以及制备具有温度和磁响应特性的纳米酶催化剂,并对纳米酶催化剂在酶催化合成医药化学品方面的应用前景进行了探讨。     

我国自主开发成功固定化酶技术

“十五”国家科技攻关计划“纳米材料技术及应用开发”延续项目——纳米结构固定化酶组装技术的开发，在北京通过了中国石油和化学工业协会、中国钢协粉末冶金协会共同组织的专家验收。这一成果可望使我国摆脱依赖进口载体生产固定化青霉素酰千匕酶催化剂的被动局面，促进我国固定化酶技术提升和抗生素产业可持续发展。     

纳米酶催化剂制备方法研究进展

酶催化具有化学、区位和立体选择性,这使得其成为绿色合成化学品的理想催化剂。然而,天然酶常因其在工业催化条件下的活性和稳定性较低而难以使用。纳米技术为构建高效酶催化剂提供了新的可能性。通过简便、高效、低成本的方法制备出具有高催化活性和高稳定性的纳米酶催化剂,同时提高纳米酶催化剂的可操作性和可回收重复使用特性是其中的关键问题。介绍了纳米酶催化剂的研究现状和制备方法,重点介绍了采用共沉淀方法制备酶-无机晶体杂化纳米催化剂、酶-金属有机骨架材料杂化纳米催化剂,以及制备具有温度和磁响应特性的纳米酶催化剂,并对纳米酶催化剂在酶催化合成医药化学品方面的应用前景进行了探讨。     

酶自固定化方法研究进展

固定化酶有诸多优势,传统酶固定化方法通常需要外界辅助,但额外的固定化流程无疑会增加酶使用成本。近年来提出的酶自固定化则可在温和条件下实现自身固定化,简化固定流程,为降低酶的成本、促进酶的广泛应用提供了新思路。本文系统、深入介绍了无载体类型、自催化类型和自结合类型酶自固定化的方法,并指出其各自特点：无载体类型无需载体成本;自催化类型能有效降低载体成本,获得机械强度较高的固定化酶;自结合类型可在温和条件下易实现多酶固定。结合本文作者课题组的相关研究,阐述了酶自身催化的自固定化和蛋白或多肽介导的融合酶自固定化最新研究进展。最后指出当前研究的重点应致力于自固定化新方法的研发,为后期理性选择、合理组合自固定化方法奠定基础,以加快自固定化酶实际应用。     

酶催化技术在医药工业中的应用

近10年来,随着生物技术的发展,酶催化技术已愈来愈多地用于有机合成,特别是不对称合成、光学活性化合物及天然产物的合成,已在医药、食品、轻工业、纺织等行业中得到越来越广泛的应用。本文介绍了酶和细胞固定化、非水相介质中的酶催化、低共熔酶催化反应和酶催化反应与分离的耦合等酶催化技术的研究进展,以及酶催化技术在制药工业和临床诊断及治疗上的应用。     

Design and synthesis of nanostructured catalysts

Advanced catalysts have been designed in the forms of nanocrystalline and nanoporous materials. These nanostructured catalysts are derived with superior control in crystallite size, pore structure, pore size, surface area, compositional flexibility, and component dispersion. They are tailored with excellent activity, selectivity and stability for a wide variety of catalytic reactions.     

乙基叔丁基醚合成催化剂的研究进展

综述了国内外合成乙基叔丁基醚(ETBE)的催化剂研究现状,介绍了ETBE在不同催化剂上合成的反应机理。比较了阳离子交换树脂、分子筛、固体超强酸和杂多酸等不同催化剂的催化活性、选择性、稳定性等特点;讨论了采用催化精馏法合成ETBE时催化剂的各种装填技术。指出今后的研究方向是采用引入拉电子基团的方法改善树脂催化剂的热稳定性和选择性,通过离子交换等调节酸性的方法进一步提高分子筛催化剂的催化活性;同时应加强对固体超强酸和杂多酸催化剂的基础研究。     

NOx低温选择性催化还原催化剂研究进展

催化剂是选择性催化还原脱硝技术的核心,其催化性能直接关系到脱硝效果的好坏。本文介绍了该领域新开发的贵金属、金属氧化物、分子筛、碳基催化剂等低温脱硝体系及其最新研究进展。对碳纳米材料催化剂和新型杂多酸催化剂等新成果作了介绍,并且对今后的研究方向作了展望。     

对甲酚烷基化反应催化剂的研究进展

主要从酸性催化剂的发展历程全面综述了分子筛、固体超强酸、离子交换树脂、杂多酸、离子液体等多种酸性催化剂的优点和缺点,并总结出对甲酚在不同催化剂作用下反应产物区域选择性的结果。通过对多种催化剂的特性和反应结果对比着重介绍了离子液体催化剂,离子液体同时拥有液体酸高密度酸性和固体酸易分离不挥发的优点,在保持着浓硫酸酸性强度的同时,还具有低蒸气压、热稳定性高、对环境无污染、功能化设计的优良特性,这为今后对甲酚烷基化反应绿色催化剂的发展提供了重要的研究方向,避免了目前工业上常用液体酸催化剂存在的污染环境设备和安全隐患等重大问题。     

酶分子稳定性改造研究进展

酶催化转化在食品、医药和精细化工等领域起着越来越重要的作用。然而,目前大多数酶反应需要在较温和的条件下进行以维持其正常活性,而在实际应用的逆境中(如高热、高酸、高盐等),酶的耐受性却较差、容易失活从而导致反应效率下降,极大地限制了其推广和应用。因此,对酶分子进行抗逆改造以提高其稳定性和催化活性,是当前研究的热点也是难点。本文从化学修饰和分子改造两个方面总结了酶分子稳定性改造的新进展,从定向进化、半理性设计、理性设计和糖基化修饰4个角度重点阐述了分子改造提高酶稳定性的方法,重点介绍了糖基化作为一种新的酶分子稳定性改造技术的思路。     

Low-cost nanostructured Fe2O3-based composite catalysts synthesized by mechanical milling for CO oxidation reaction

In this work, the catalytic properties of low-cost nanostructured iron oxide have been improved by the mechanical milling method through combination with copper and cobalt oxide. Synthesized catalysts were characterized by X-ray diffraction, transition electron microscopy, and Brunauer–Emmet–Teller techniques. Also, the catalytic activity and stability of the powders for CO oxidation reaction were investigated. Results indicated that the catalytic activity of the powders has significantly improved after mechanical milling. Minimum complete conversion temperatures for Co–Fe and Cu–Fe composite oxide catalysts were around 245 and 275°C, respectively. No decline in the activity of the catalysts was observed during the long-term stability test. Furthermore, catalytic activity of the composite powders, especially Co–Fe improves at subsequent cycles. In general, cycle durability, stability at high temperature and reaction rate of the iron oxide powder has been improved using it as Cu–Fe and Co–Fe oxide composites.     

Engineering the stability and the activity of a glycoside hydrolase

Glycosidases, the enzymes responsible in nature for the catabolism of carbohydrates, are well-studied catalysts widely used in industrial biotransformations and oligosaccharide synthesis, which are also attractive targets for drug development. Glycosidases from hyperthermophilic organisms (thriving at temperatures > 85 °C) are also interesting models to understand the molecular basis of protein stability and to produce robust tools for industrial applications. Here, we review the results obtained in the last two decades by our group on a β-glycosidase from the hyperthermophilic Archaeon Sulfolobus solfataricus. Our findings will be presented in the general context of the stability of proteins from hyperthermophiles and of the chemo-enzymatic synthesis of oligosaccharides.     

Easily separable molecular catalysis

Homogeneous metal catalysts offer greater selectivity and controllability because their molecular nature ensures that only one type of active site is present. However, the majority of large-scale, industrial chemical processes employs heterogeneous catalysts because of ease of their separation from products, thermal stability, and amenability to continuous processing. Heterogenization of homogeneous catalysts explores the cross-fertilization of two systems to combine most of their advantages. Some examples are discussed of heterogenized palladium complex catalysts applied for low-temperature CO oxidation, carbonylation for the synthesis of ibuprofen or naproxen, oxidative carbonylation for the synthesis of diphenyl carbonate, and functionalization of methane. There appears no significant change in reaction mechanisms when active centers are transferred from solution to the solid surface. In addition to the easy recovery, heterogenized homogeneous catalysts can have advantages in the productivity over homogeneous catalysts when a suitable support material is selected considering its hydrophilicity and surface reactivity.     

Cellulase Immobilized Nanostructured Supports for Efficient Saccharification of Cellulosic Substrates

Functionalized nanomaterials are promising candidates for enzyme immobilization to develop efficient industrial biocatalysts with tailor-made catalytic properties. Cellulase, a saccharifying hydrolase, can be immobilized on various nanostructured supports using different types of binding chemistries. This review examines prior cellulase immobilization strategies and promising future techniques to integrate nanotechnology with biocatalysis.