تغییر مورفولوژی بسترهای سیلیکایی مزومتخلخل اس بی ای- 15 میله‌ای به بشقابی با استفاده از عنصر زیرکونیوم

نویسنده

, 2- Department of Energy, Materials and Energy Rese

چکیده

Lipases find great use in a broad number of biotechnology fields, especially dairy, detergents, drugs (ibuprofen, naproxen), chemicals, agriculture (pesticides, insecticides) and oil chemistry (the hydrolysis of fats and oils).�In order to increase the half-life of the enzyme and repeated use of it, in this study the immobilization of lipase on the mesoporous silica SBA-15 has been investigated. For the first time, the effect of shortening rod channels on the adsorption capacity of porcine pancreatic lipase (PPL) has been studied. Due to the slowly diffusion of large lipase molecules, in addition to increase surface area by expanding the pore diameter, shortening of mesochannels can be considered as an effective parameter on the adsorption properties. Triblock copolymer Pluronic P123 and tetraethyl orthosilicate (TEOS) were used as structure directing agent and silica source in acidic media respectively. Tetramethylbenzidine (TMB) was used as a swelling agent for expanding pore diameter up to 10 nm. The well-ordered 2D hexagonal pore structure was obtained after prehydrolyzing silica for about 30 minutes. Shortening of rod mesochannels from 800nm to 100nm was also maintained in the presence of small amount of ZrOCl2.8H2O. Structural analysis by low angle XRD, nitrogen adsorption, scanning electron microscopy (SEM), high resolution transmission electron microscopy (TEM) and Fourier transform infrared spectroscopy confirmed tuning effect of Zr in SBA-15 materials. The amount of lipases adsorbed on the mesoporous SBA-15 was determined by thermal gravimetric analysis. By optimizing synthesis parameters, the uptake capacity of PPL into the mesoporous silica was remarkably increased from 473.2 mg/g to 783.9 mg/g. �

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Tuning the Morphology of SBA-15 Silica Materials from Rodlike to Platelet in the Presence of Zirconium

چکیده [English]

لیپازها در زمینه‌های گسترده‌ای از علم زیست فن‌آوری به ویژه لبنیاتی، شوینده‌ها، مواد دارویی (ایبوپروفن، ناپروکسن)، مواد شیمیایی، کشاورزی (آفت کش‌ها، حشره کش‌ها) و شیمی روغن (هیدرولیز چربی و روغن) کاربرد دارند. به منظور افزایش نیمه عمر آنزیم و استفاده مکرر از آن، در این تحقیق تثبیت لیپاز بر روی پایه‌ مزومتخلخل سیلیکایی SBA-15 (Santa Barbara Amorphous-15)، صورت پذیرفته و اثر کاهش طول کانال‌های تخلخل در میزان جذب لیپاز مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به نفوذ کند آنزیم لیپاز، علاوه بر افزایش قطر تخلخل‌ها و بالا بردن سطح ویژه، کاهش طول کانال‌ها نیز از پارامترهای موثر در افزایش میزان جذب آنزیم در داخل تخلخل‌های SBA-15 می‌باشد. در این تحقیق برای اولین بار اثر کاهش طول کانال‌های SBA-15 بر روی میزان جذب فیزیکی آنزیم لیپاز مورد بررسی قرار گرفت. به منظور ساختSBA-15 از کوپلیمر سه بلوکی P123 (Triblock Copolymer Pluronic P-123)، به عنوان هدایت کننده ساختار و تترا اتیل اورتوسیلیکات به عنوان منبع سیلیکایی در محیط اسیدی استفاده شد. تترا متیل بنزن برای افزایش قطر تخلخل‌ها مورد استفاده قرار گرفت. با تنظیم زمان پیش هیدرولیز به مدت 30 دقیقه، بهترین اندازه تخلخل با حفظ نظم ساختاری به دست آمد. به منظور کاهش طول کانال‌ها از یون زیرکونیوم چهار ظرفیتی به صورت ترکیب کلرید زیرکونیل هشت آبه استفاده شد. به کمک روش‌های پراش پرتوایکس کم دامنه، منحنی جذب و واجذب نیتروژن ، تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی و عبوری، طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه و آنالیز حرارتی اثر زمان پیش هیدرولیز و یون زیرکونیوم مورد بررسی قرار گرفت. با استفاده از اصلاحات انجام شده در روش سنتز معمول ژائو، سطح ویژه 782 مترمربع بر گرم و توزیع اندازه تخلخل در حدود 10 نانومتر برای نمونه‌های مزومتخلخل سیلیکایی SBA-15 به دست آمد. کاهش طول کانال‌های مزومتخلخل از حدود800 نانومتر به کمتر از 100 نانومتر نیز از دستاوردهای این تحقیق بوده است. میزان جذب آنزیم لیپاز در بایوکاتالیست اصلاح شده از 473 میلی گرم بر گرم مزومتخلخل به 783 میلی‌گرم بر گرم رسید.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Mesoporous silica materials
  • SBA-15
  • platelet
  • Prehydrolysis
  • Immobilization
  • Lipase