包有葡萄糖氧化酶的纳米凝胶的制备及其在糖检测中的应用

Glucose oxidase (GOD) can be used in the glucose concentration determination with high accuracy and efficiency. However, the stability of GOD is poor since it is a typical multimeric enzyme, and GOD is hard for separation and recycling when applied in solutions. To solve these problems, GOD will be encapsulated in the polymeric nanogels of various sorts, by taking advantage of the polymerization which is occurred in the inverse (O/W) microemulsion droplets. It is expected to improve the enzymatic stability, the application range and the recycling. Here the research will be focused on the activity and stability of GOD in nanogel, and their relationship with the structures of nanogels will be explored. Finally, the GOD nanogel will be used for the determination of glucose in a variety of environments (including harsh conditions).. The study on the enzyme-nanogel complex will provide a new idea for stabilizing the multi-level structure of biomacromolecule, and also play a significant role in enriching the applications of GOD.

葡萄糖氧化酶可以用来准确高效地测定溶液中的糖浓度，然而它是一种多亚基酶，稳定性较差，而且直接施用在溶液中难以分离回收。本项目针对这些问题，拟利用在反相（O/W）微乳液液滴中进行的聚合反应将葡萄糖氧化酶包裹在多种类型的聚合物纳米凝胶中，以期能够提高酶的稳定性，扩展其施用范围以及回收利用的可能。该项目将主要开展纳米凝胶中葡萄糖氧化酶的活性和稳定性的研究，并探索它们与纳米凝胶自身的结构性质的关系，最终实现将这种葡萄糖氧化酶纳米凝胶应用于多种环境（包括苛刻条件）的糖检测中。. 对这种纳米复合材料的研究将为稳定生物大分子的多级结构提供新的设计思路，对丰富葡萄糖氧化酶的应用范围也具有着重要意义

利用葡萄糖氧化酶来检测糖浓度具有准确、专一、高效等优点，但是葡萄糖氧化酶的热稳定性较差且难以分离回收。本项目通过在反相微乳液中进行的聚合和交联反应，将葡萄糖氧化酶封装在多种类型的聚合物纳米凝胶中。不仅保留了葡萄糖氧化酶的催化活性，还有效提高了它的热稳定性。所得包有葡萄糖氧化酶的聚合物纳米凝胶的粒径在200nm左右，便于在催化反应结束后回收再利用。确定其催化性能后，它们还被应用于检测溶液中的葡萄糖浓度，并与市售葡萄糖检测试剂盒进行了对比研究。实验结果表明，包有葡萄糖氧化酶的温敏性聚合物纳米凝胶在常温下其测试性能可以与市售葡萄糖检测试剂盒匹敌，同时还具备了更广的浓度测试范围。此外，它经历苛刻条件后依然可以发挥效用并且保持着较好的测试准确度和精度。综合来讲，本项目提供的方法对丰富葡萄糖氧化酶的应用范围具有重要意义，它可以优化葡萄糖氧化酶在糖浓度检测应用中的储存条件和施用范围。同时，这项基于酶和聚合物的纳米复合材料的研究也可以为稳定生物大分子的多级结构提供新的视角。