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模拟酶(artificial enzyme)是一类人工合成的具有特定催化能力的超分子化合物，在催化和环境稳定性等方面显著高于生物酶。纳米磁性粒子(magnetic nanoparticles,MNPs)是以纳米磁性Fe3O4或γ-Fe2O3等为晶核，高分子基质或表面活性剂为壳，经包被或包埋而形成的一种具有的超顺磁性的新型复合功能材料。本研究以β-环糊精作为母体材料，在其2位碳原子上引入咪唑制备了具有胰凝乳蛋白酶活性的模拟酶。并通过环糊精其它位点(C3或C6)的羟基与本实验室自行合成的磁性纳米粒子的羧基共价偶联，或经油酸修饰后与油酸修饰的纳米磁性粒子通过疏水相互作用实现模拟酶的固定化。通过以上两种方法成功将胰凝乳蛋白模拟酶固定到纳米磁性粒子表面，得到具有磁响应性且能重复利用的水分散性模拟酶/磁性纳米复合材料。主要结果如下：
1.合成了C2位和C6位单对甲苯磺酸酯，再将咪唑基取代单对甲苯磺酸酯，得到不同取代位置的胰凝乳蛋白酶模拟酶，C2位取代咪唑基的模拟酶活性为kcat:3.01×10-3s-，而C6位取代的模拟酶活性为kcat：2.7×10-4s-。选择C2位取代咪唑基模拟酶进行磁性固定化研究。
2.羧基功能化纳米磁性粒子固定化胰凝乳蛋白酶模拟酶的最适条件为：取1mL(5mg/mL)羧基纳米磁性粒子水溶液加入到反应体系中时，当给酶量为0.1g，固定化温度为25℃，固定化时间为36h,pH=7.0时，所得羧基纳米粒子固定化模拟酶的酶活力最高(kcat:1.98×10-3s-)；油酸化纳米磁性粒子固定化的最适条件为：取1mL(10mg/mL)的油酸纳米磁性粒子氯仿溶液加入到反应体系中时，当给酶量为0.15g,固定化温度为40℃，固定化时间为36h,pH=7.5时，所得油酸纳米磁性粒子固定化模拟酶的酶活力最高(kcat:2.60×10-3S-)。
3.对固定化后的产物进行了表征。透射电子显微镜鉴定表明，羧基纳米磁性粒子固定化胰凝乳蛋白酶模拟酶分布均匀，粒径大小为10nm，出现少量集聚；而油酸纳米粒子固定化模拟酶呈单分散状态，粒径大小为25nm，未出现团聚现象，包覆层结构明显。红外光谱证明环糊精合成的胰凝乳蛋白酶模拟酶成功固定在羧基纳米粒子和油酸纳米粒子表面。磁性固定化的胰凝乳蛋白酶模拟酶具有良好的磁响应性，在永久磁铁产生的磁场下只需10s便可从溶液中彻底分离。
4.羧基纳米粒子固定化模拟酶的最适反应温度为25℃，最适pH值为7.0，重复使用10次后，酶活力保持为初始酶活力的43％；油酸修饰的纳米磁性粒子固定化模拟酶，最适反应温度为40C，最适pH值为7.5，重复使用10次后，酶活力保持为初始酶活力的82％。经酶活性测定，油酸纳米固定化酶活性kcat:2.60×10-3s-高于羧基纳米粒kcat:1.98×10-3s-；在分散稳定性和pH稳定性方面，油酸纳米粒子固定化模拟酶活性比羧基纳米粒子固定化模拟酶活性高，但低于游离酶酶活性Kcat：3.01×10-3s-。羧基纳米粒子固定化方法简单，合成固定化酶周期短，而油酸纳米粒子固定化方法复杂，合成固定化酶的反应周期较长。