创新点
本研究合成出一种可以在溶液-水凝胶-固相之间可逆相变的智能材料，并将其用作纤维素酶的载体。解决了利用传统方法固定化纤维素酶固-固相催化水解不溶性纤维素效率低的问题以及如何使纤维素酶与产物快速高效分离的问题。
关键词
生物质，纤维素酶，纤维素水解，双响应，相变
纤维素酶解法因其反应条件的绿色化和转化率高而被认为是目前最有效的纤维素水解方法。尽管如此，同时实现纤维素酶的循环利用以及对纤维素的高效水解仍然存在挑战。为了解决这一问题，陕西科技大学轻工科学与工程学院朱兴博士、贺斌博士、王学川教授与新加坡南洋理工大学胡晓教授及其合作者提供了一种不同的方法。在该项工作中，研究者将丙烯酰胺修饰的DNA单链（Acrydite-ssDNA）、N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM）和N-异丙基甲基丙烯酰胺（NIPMAM）在水相中自由基共聚，制备出一种温度-pH双响应的可逆可控相变材料作为纤维素酶回收的载体。这种智能载体可以在溶液-水凝胶-固相之间进行可逆和可控的转换。pH响应的可逆及可控性可以通过DNA序列的改变进行调节，而温度响应的可逆及可控性可以通过NIPAM和NIPMAM的共聚比进行有效调节。基于这一设计，研究者实现了以下过程：1）催化反应开始后，通过对温度和pH的调控，纤维素酶从液态载体释放，自由高效地水解纤维素，打破固定化纤维素酶固-固相催化反应效率低的壁垒；2）反应结束后，通过条件控制使纤维素酶原位包埋到水凝胶载体中，进一步控制条件，使材料实现从凝胶到固相的转变，该转变过程会快速挤出大量的水溶液，小分子的产物跟随水分子被一同挤出，而大分子的纤维素酶依然束缚在交联网络之中，实现了纤维素酶和产物的高效分离以及纤维素酶的回收再利用。该研究不仅仅可以应用于固定化酶的体系中，还将为生物电池、生物传感器、药物传递和其他多相催化反应等系统提供新的思路。
相关结果发表在ChemSusChem(DOI:10./cssc.)上，文章第一作者为朱兴博士，通讯作者为贺斌博士和王学川教授。
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