Tổng hợp vật liệu lai mao quản trung bình SBA-15 sử dụng làm chất mang cố định enzym DAAO

Nguyễn Thị Hồng Hoa và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 112(12)/2: 15 - 19

15

TỔNG HỢP VẬT LIỆU LAI MAO QUẢN TRUNG BÌNH SBA-15 SỬ DỤNG

LÀM CHẤT MANG CỐ ĐỊNH ENZYM DAAO

Nguyễn Thị Hồng Hoa1*

, Đặng Tuyết Phương2

, Nguyễn Thị Ngọc Linh1

1

Trường Đại học Khoa học - ĐH Thái Nguyên

2Viện Hóa học - Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam

TÓM TẮT

Enzym là chất xúc tác vi dị thể. Khi sử dụng xúc tác enzym không cần nhiệt độ cao, áp suất cao

mà vẫn có hoạt tính rất cao, đặc biệt độ chọn lọc gần như tuyệt đối. Tuy nhiên cũng do tính công

nghệ kém nó vẫn chưa được ứng dụng nhiều. Để phát huy thế mạnh về hoạt tính và độ chọn lọc,

khắc phục tính công nghệ kém của xúc tác enzym, gần đây người ta đẩy mạnh xu hướng dị thể hoá

xúc tác loại này [6]. Vật liệu mao quản trung bình SBA-15 và vật liệu lai mao quản trung bình

SBA-15 là những vật liệu có diện tích bề mặt lớn nên được ứng dụng nhiều trong việc đóng vai trò

làm chất mang xúc tác. Enzym được cố định lên vật liệu lai mao quản trung bình SBA-15 là một

trong các hướng dị thể hóa xúc tác enzym.

Từ khóa: SBA-15, SiO2, vật liệu mao quản, vật liệu lai mao quản, cố định enzym.

MỞ ĐẦU

*

Thời gian gần đây, DAAO (D-amino acid

oxidase) được quan tâm nhiều do việc ứng dụng

làm enzym chuyển hóa cephalosporin-C (CPC)

để tạo ra 7-amino cephalosporanic acid (7-

ACA) - một sản phẩm trung gian để sản xuất

thuốc kháng sinh thế hệ mới β-lactam [7].

SBA-15 là vật liệu rắn xốp có mao quản hình

trụ sắp xếp dạng lục lăng, kích thước mao

quản đồng đều, cấu trúc mao quản: Đường

kính mao quản từ 50 – 500 Å (tùy theo điều

kiện tổng hợp), thành mao quản dày 30 – 80

Å, thể tích mao quản lên đến 2,5 cm3

/g, diện

tích bề mặt riêng: 500 – 1500 m2

/g, độ bền

nhiệt và thủy nhiệt cao, có thể lên tới 800oC

[4, 6], do đó chúng được sử dụng như là một

chất mang để cố định các phân tử lớn như

enzym vào bề mặt trong các mao quản của

chúng [2]. Enzym thường được gắn lên SBA￾15 qua liên kết với các nhóm OH bề mặt của

vật liệu bằng lực hấp phụ vật lý. Tuy nhiên,

trong quá trình phản ứng enzym dễ bị tách ra

ngoài môi trường và bị mất hoạt tính. Để tăng

độ bền của liên kết giữa enzym và chất mang,

các nhóm chức hữu cơ như amin, phenyl,

thiol… được gắn lên bề mặt chất mang tạo ra

vật liệu lai vô cơ- hữu cơ. Enzym được cố

*

Tel: 0914 833 436. Email: [email protected]

định trên chất mang bằng liên kết đồng hoá trị

giữa enzym và nhóm chức hữu cơ [3, 5].

Trong nghiên cứu này, SBA-15 được tổng

hợp bằng phương pháp thủy nhiệt, chức năng

hóa bề mặt SBA-15 bởi nhóm –NH2 bằng 3-

aminopropyltriethoxylane (ATPES) và hoạt

hóa tiếp theo bằng glutardialdehyd. Khảo sát

khả năng cố định enzym DAAO lên vật liệu

tổng hợp.

THỰC NGHIỆM

Tổng hợp và chức năng hóa SBA-15

SBA-15 được tổng hợp theo quy trình: Hỗn

hợp chất hoạt động bề mặt Pluronic P123

(HO(CH2CH2O)20(CH2CH(CH3)O)70(CH2CH2

O)20H) và axit HCl được khuấy đến trong

suốt. Sau đó, cho thêm từ từ TEOS (tetraetyl

octosilicat) vào hỗn hợp, khuấy cơ trong 2h

và khuấy từ trong 24h ở 40oC. Hỗn hợp được

kết tinh ở 100oC trong 24h. Chất rắn sau khi

kết tinh, lọc, rửa, sấy và nung ở 550oC trong

5h, mẫu được ký hiệu là SBA-15.

Chức năng hóa vật liệu SBA-15: 2 g vật liệu

mao quản trung bình được xử lý với dung

dịch etanol chứa 3% thể tích APTES. Hỗn

hợp được hồi lưu trong môi trường khí nitơ ở

80oC trong 24h. Vật liệu sau khi chức năng

hóa được lọc, rửa bằng etanol và làm khô tự

nhiên. Kí hiệu mẫu thu được là SBA-15-APT.

Sau đó SBA-15-APT được hoạt hóa bằng