(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210520412.2 (22)申请日 2022.05.13 (71)申请人 太原理工大 学 地址 030024 山西省太原市迎泽西大街79 号 (72)发明人 杨帆　张衡　周全　吴丽杰　 任瑞鹏　吕永康　 (74)专利代理 机构 太原晋科知识产权代理事务 所(特殊普通 合伙) 14110 专利代理师 杨斌华 (51)Int.Cl. C07K 17/02(2006.01) C12N 15/11(2006.01) C08G 12/26(2006.01) (54)发明名称 一种利用静电相互作用实现生物分子快速 吸附到阳离 子型共价有机 框架的方法 (57)摘要 本发明针对传统的物理吸附固定化酶存在 的不足之 处， 提供一种利用静电相互作用实现生 物分子快速吸附到阳离子型共价有机框架的方 法， 属于固定化酶技术领域， 本发明在静电作用 的帮助下， 实现大尺寸生物分子在小 孔道COFs上 的表面吸附且不易脱落。 首先， 采用溶剂热法制 备阳离子 型共价有机框架作为载体材料， 然后选 择等电点较低的生物分子， 通过浸渍法， 实现了 生物分子 ‑COFs生物催化系统的制备。 一方面， COFs一定程度上能够避免生物分子在高温或酸 碱情况下 失活， 另一方面与COFs结合后使 其得以 回收利用。 生物分子失活后， 可用一些表面活性 剂或高浓度盐溶液将COFs表面酶洗脱， 实现载体 材料的重复使用。 权利要求书1页 说明书4页 附图8页 CN 114773482 A 2022.07.22 CN 114773482 A 1.一种利用静电相互作用实现生物分子快速吸附到阳离子型共价有机框架的方法， 其 特征在于： 使用阳离子共价有机框架作为载体， 生物分子在缓冲液中表面带负电荷， 具体包 括如下步骤； 第一步， 阳离子型共价有机 框架的制备； 第二步， 生物分子的固定化， 将第一步制备的阳离子型共价有机框架浸泡到缓冲溶液 中， 超声分散， 加入生物分子溶液， 放置在摇床吸附， 吸附完成后， 用水洗3次， 离心收集， 25 ℃真空干燥过夜， 其中， 缓冲溶 液的pH大于生物分子的等电点。 2.根据权利要求1所述的一种利用静电相互作用实现生物分子快速吸附到阳离子型共 价有机框架的方法， 其特征在于： 第一步中所述阳离子型共价有机框架包括EB ‑COFs、 Im‑ COF‑Br、 PyTTA‑BFBIm‑iCOF和Py ‑BPy2+‑COF中的任意 一种。 3.根据权利要求1所述的一种利用静电相互作用实现生物分子快速吸附到阳离子型共 价有机框架的方法， 其特征在于： 第二步中所述生物分子包括具有低等电点的蛋白质、 氨基 酸和核酸中的任意 一种。 4.根据权利要求1所述的一种利用静电相互作用实现生物分子快速吸附到阳离子型共 价有机框架的方法， 其特征在于： 第二步中所述缓冲液包括磷酸缓冲液、 乙酸 ‑乙酸钠缓冲 液、 磷酸二氢钠‑柠檬酸钠缓冲液和碳 酸钠‑碳酸氢钠缓冲液中的任意 一种。 5.根据权利要求3所述的一种利用静电相互作用实现生物分子快速吸附到阳离子型共 价有机框架的方法， 其特征在于： 所述蛋白质包括牛血清蛋白(BSA)、 脂肪酶、 葡萄糖氧化 酶 和乙醇脱氢酶中的任意 一种。 6.根据权利要求3所述的一种利用静电相互作用实现生物分子快速吸附到阳离子型共 价有机框架的方法， 其特征在于： 所述氨基酸包括天冬氨酸、 谷氨酸和色氨酸中的任意一 种。 7.根据权利要求3所述的一种利用静电相互作用实现生物分子快速吸附到阳离子型共 价有机框架的方法， 其特 征在于： 所述核酸包括核糖核酸或脱氧核糖核酸。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114773482 A 2一种利用静电相互作用实现生物分子快速吸附到阳离 子型共 价有机框架的方 法 技术领域 [0001]本发明属于固定化酶技术领域， 具体涉及 一种利用静电相互作用实现生物分子快 速吸附到阳离 子型共价有机 框架的方法。 背景技术 [0002]酶是一种无毒、 对环境友好的生物大分子催化剂， 具有高效性、 区域选择性和立体 选择性等优良特性， 且能够实现 复杂生物反应的高速转化。 通常， 酶促反应需要在较为 温和 的条件下(如常温、 常压以及生理pH附近)才能表现出较高催化活性， 而且使用后的游离酶 很难回收， 极大限制 了酶的应用。 但固定化酶技术的出现， 极大地扭转了这个局面， 改善了 酶的不稳定性和重复使用性。 [0003]传统物理吸附法固定化酶更多的是依赖分子间的范德华力， π ‑π作用和氢键等作 用力， 不仅要求 酶尺寸必须与载体材料的孔径相匹配， 而且存在酶易泄露的问题。 这使固定 化载体的选择非常受限制， 并且由于酶进入载体孔道内不可完全洗脱故很难实现载体材料 的重复利用。 [0004]共价有机框架(COFs)是由有机单元或分子通过共价键所构成的多孔结晶聚合物。 由于其高比面积、 高化学稳定性、 高孔隙率、 孔隙可调的特性， 非常适合应用于催化， 储能， 分离， 传感器等领域。 事实上， 由于可调的特性， 也使其成为了改善酶稳定性以及重复使用 性的理想宿主材料。 但大部分酶的尺寸较大， 很难找到孔径相匹配的COFs。 因此， 开发新的 固定化酶技 术具有重大意 义。 发明内容 [0005]本发明针对传统的物理吸附固定化酶存在的不足之处， 提出了利用酶表面所带电 荷与COFs表面电荷相反所产生的强大的静电作用， 实现了大尺 寸酶在阳离子型共价有机框 架表面的吸附。 该方法适用范围广， 无需考虑酶的尺寸， 可以尽可能保证酶的构相自由从而 保持高酶活性， 且提高了酶的不稳定性和循环使用性。 同时也是最简 便、 最经济的固定化酶 的方法之一。 [0006]本发明采用如下技 术方案： 一种利用静电相互作用实现生物分子快速吸附到阳离子型共价有机框架的方法， 使用阳离子共价有机框架作为载体， 生物分子在缓冲液中表面带负电荷， 具体包括如下步 骤； 第一步， 阳离子型共价有机 框架的制备； 第二步， 生物分子 的固定化， 将第一步制 备的阳离子型共价有机框架浸泡到缓冲 溶液中， 超声分散， 加入生物分子溶液， 放置在摇床吸附， 吸附完成后， 用水洗3次， 离心收 集， 25℃真空干燥过夜， 其中， 缓冲溶 液的pH大于生物分子的等电点。 [0007]进一步地， 第一步中所述阳离子型共价有机框架包括EB ‑COFs、 Im‑COF‑Br、 PyTTA ‑说　明　书 1/4 页 3 CN 114773482 A 3