纳米多酶微型反应器的构建与研究

如何构建、操纵和利用多酶体系实现复杂的反应是生物催化工程面临的最大挑战之一。本课题将探索实现包括辅因子再生循环的多酶催化体系的固定化，以发展适合工业操作规模的生物化学加工技术。主要解决的难题在于如何有效地实现分子量较小的辅因子在不同的酶之间穿梭而得以循环反应，同时能在工业化的连续操作中不随物流的进出而流失。本课题所提出的方法是将酶和辅因子固定在纳米粒子（尺寸在50-500 nm）上，然后用具有微米尺寸的空腔胶囊包埋纳米粒子。期望在胶囊腔内通过纳米粒子之间的碰撞使得辅因子在不同的酶之间穿梭反应；同时控制微胶囊膜的孔径和纳米粒子粒径相近以保障底物和产物的有效扩散。本研究将纳米技术和生物加工结合起来，最终构建高效的、可完成特定生物路线的人造细胞。这将会给药物合成、燃料精炼、环境修复和生物转化等生物加工领域以及用于微芯片的生物微反应器等微米装置领域提供一个新的技术平台。