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固定化酶领域不同纳米复合材料的应用性能综述-985毕业论文网
来源：985论文网 添加时间：2019-12-20 14:23
摘要： 载体材料的选择对固定化酶的性能有着至关重要的影响。 纳米复合材料不仅具有纳米尺寸的特性，而且可以克服单一材料的不足，在固定化酶领域引起了广泛关注。 本文就目前在固定化酶领域使用的纳米复合载体分类进行了系统的阐述，重点介绍了目前在固定化酶研究领域运用较为广泛的硅基纳米复合材料、 碳基纳米复合材料和纳米纤维复合材料等材料的制备方法及不同材料对酶学性能的影响，并对这些纳米复合材料固定化酶发展前景进行了展望。
关键词： 纳米复合材料； 固定化酶； 硅基材料； 碳基材料。
Abstract: The choice of carrier material has a crucial influence on the performance of the immobilized enzyme.
Nanocomposites, which not only have the properties of nanoscale, but also overcome the shortcoming of a singlematerial, have attracted tremendous attention in the field of immobilized enzyme. In this paper, classifications ofnanocomposite carriers which are currently used in the field of immobilized enzyme are systematically elaborated;the preparation and the significantly enhanced enzymology properties of enzymes immobilized on Si-basednanocomposites, C-based nanocomposites and nanofibers composites are introduced. The outlook of enzymesimmobilized on these nanocomposites is also prospected.
Keywords: nanocomposites; immobilized enzyme; Si-based nanomaterials; C-based nanomaterials.
0引 言。
酶是一种可以高效控制特定化学反应的一种通用的生物催化剂，在实际应用中通常将酶作固定化处理。 固定化酶由于其高稳定性、可重用性、易分离等性质被广泛地应用于化学、生物、农业和医药等领域[1-3]. 酶固定化方法主要包括物理吸附法、共价结合法、包埋法和交联法。 制备固定化酶过程中所采用的固定化技术、载体、介质条件和所催化反应类别会在一定程度上导致酶失活、变性，从而使酶的催化性能或保留活性降低，其中载体所带来的分配效应、空间障碍效应和扩散限制效应是影响固定化酶催化效率的主要因素，因此探寻可行、有效的固定化载体来增强固定化酶的催化性能一直是固定化酶研究的热点[4-6].
纳米尺度的材料由于具有特殊的表面效应、体积效应、 量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等，在声、光、电、磁、热性能方面呈现出了新的特性，在全球范围内引起了科学和产业界的极大关注[7]. 与传统大尺寸材料相比， 纳米材料还具有大比表面积、表面易于修饰、与酶分子尺寸相近等优点，作为一种新型的酶固定化载体在生物技术领域得到了广泛关注[8]. 纳米复合材料是由不同性能的纳米材料复合而成，可以有效解决单一纳米材料固定化酶所面临的问题，在保持酶活和增强酶的稳定性等方面有较为突出的表现[9]. 本文对近几年在固定化酶领域所采用的纳米复合材料进行了一个系统的分类，并阐述了纳米复合材料的结构和制备过程及其各组分对固定化酶性能产生的影响。
1硅基纳米复合材料固定化酶研究。
由于高比表面积、高化学纯度、高稳定性、化学惰性、 无毒和易于修饰等优良特性， 以二氧化硅（SiO2） 为代表的纳米硅基材料已经成为广泛使用的酶固定化材料[10].
1.1磁性硅基纳米复合材料固定化酶。
在空气或酸性环境下，磁性纳米粒子（MNPs）的氧化或溶解会大大限制其使用性能， 且由于 MNP之间存在的磁引力易于聚集而影响分散性能，将MNPs 导入硅基纳米材料和将硅基纳米材料覆盖在MNPs 表面形成核壳结构是当前广泛使用的保护方法。 其中核壳结构纳米复合材料具有核壳结构的结合功能和独特的磁性响应率、低毒性和可化学修饰的表面， 在固定化酶领域具有极大的应用潜力，引起了广泛关注[11].
介孔二氧化硅（mSiO2）作为已知发展最为成熟、研究最为透彻的介孔材料具有独特的孔道结构（2~50 nm），不仅有利于大尺寸分子和基团的进入，还因其具有大量纳米级孔道而具有纳米材料的特性。 同时，mSiO2材料如 MCM-41、MCM-48、SBA-15 和介孔泡沫（MCFs）可以增加酶固定化材料的比表面积、提高酶的稳定性和活性，越来越多的研究者将它作为复合材料的基体来制作酶固定化载体[12-13].
Xie 等[14]首先通过化学共沉淀法获得磁性纳米粒子 Fe3O4,再通过 stober 法在其表面形成介孔材料MCM-41, 从而获得 Fe3O4@MCM-41 核壳结构纳米复合材料（图 1）， 然后引入氨基官能团并以戊二醛（GA）为交联剂共价固定褶皱假丝酵母脂肪酶（CRL）。通过透射电子显微镜（TEM）图像分析表明， 具有MCM-41 外壳的复合载体有效地克服了 Fe3O4粒子之间强磁偶极-偶极相互作用。 该法的固定化效率为 76%, 在油脂的 Sn-2 位酯交换反应中保持优良的催化活性和选择性， 催化效率达到 228.2 U·g-1;重复使用性有所提高，经过 5 次重复使用酶活基本保持不变，饱和磁化强度值为 26.3 emu·g-1,可以通过外加磁场达到简易分离。 类似的，Zhu 等[15]以羧基功能化 SiO2包裹的磁性纳米粒子（Fe3O4@SiO2-NH2-COOH）为载体共价固定猪胰脂肪酶（PPL），用于脂肪酶抑制剂的筛选。 热重量分析法（TGA）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）表征表明，载体成功羧基功能化且通过酰胺键共价固定 PPL 在其表面；振动样品磁强计（VSM）所得磁滞回线分析表明， 载体 Fe3O4@SiO2-NH2-COOH 和 固定化 PPL 拥有高饱和磁感应强度，分别达到 45.75 和 42.25 emu·g-1,相比未羧基化的 Fe3O4@SiO2（51.51 emu·g-1），磁感应强度略有下降。 固定化 PPL 与游离酶相比，酶活性、可重用性、热稳定性和储存稳定性都得到明显提升，其动力学参数 Km值 从 游 离 酶 的 0.29 mmol·L-1变 为 0.02mmol·L-1,Vmax也从 3.16 U·mg-1·min-1提高到 6.40U·mg-1·min-1, 说明固定化后酶与底物的亲和力和催化效率均得到提升。
关键词： 纳米复合材料； 固定化酶； 硅基材料； 碳基材料。
Abstract: The choice of carrier material has a crucial influence on the performance of the immobilized enzyme.
Nanocomposites, which not only have the properties of nanoscale, but also overcome the shortcoming of a singlematerial, have attracted tremendous attention in the field of immobilized enzyme. In this paper, classifications ofnanocomposite carriers which are currently used in the field of immobilized enzyme are systematically elaborated;the preparation and the significantly enhanced enzymology properties of enzymes immobilized on Si-basednanocomposites, C-based nanocomposites and nanofibers composites are introduced. The outlook of enzymesimmobilized on these nanocomposites is also prospected.
Keywords: nanocomposites; immobilized enzyme; Si-based nanomaterials; C-based nanomaterials.
0引 言。
酶是一种可以高效控制特定化学反应的一种通用的生物催化剂，在实际应用中通常将酶作固定化处理。 固定化酶由于其高稳定性、可重用性、易分离等性质被广泛地应用于化学、生物、农业和医药等领域[1-3]. 酶固定化方法主要包括物理吸附法、共价结合法、包埋法和交联法。 制备固定化酶过程中所采用的固定化技术、载体、介质条件和所催化反应类别会在一定程度上导致酶失活、变性，从而使酶的催化性能或保留活性降低，其中载体所带来的分配效应、空间障碍效应和扩散限制效应是影响固定化酶催化效率的主要因素，因此探寻可行、有效的固定化载体来增强固定化酶的催化性能一直是固定化酶研究的热点[4-6].
纳米尺度的材料由于具有特殊的表面效应、体积效应、 量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等，在声、光、电、磁、热性能方面呈现出了新的特性，在全球范围内引起了科学和产业界的极大关注[7]. 与传统大尺寸材料相比， 纳米材料还具有大比表面积、表面易于修饰、与酶分子尺寸相近等优点，作为一种新型的酶固定化载体在生物技术领域得到了广泛关注[8]. 纳米复合材料是由不同性能的纳米材料复合而成，可以有效解决单一纳米材料固定化酶所面临的问题，在保持酶活和增强酶的稳定性等方面有较为突出的表现[9]. 本文对近几年在固定化酶领域所采用的纳米复合材料进行了一个系统的分类，并阐述了纳米复合材料的结构和制备过程及其各组分对固定化酶性能产生的影响。
1硅基纳米复合材料固定化酶研究。
由于高比表面积、高化学纯度、高稳定性、化学惰性、 无毒和易于修饰等优良特性， 以二氧化硅（SiO2） 为代表的纳米硅基材料已经成为广泛使用的酶固定化材料[10].
1.1磁性硅基纳米复合材料固定化酶。
在空气或酸性环境下，磁性纳米粒子（MNPs）的氧化或溶解会大大限制其使用性能， 且由于 MNP之间存在的磁引力易于聚集而影响分散性能，将MNPs 导入硅基纳米材料和将硅基纳米材料覆盖在MNPs 表面形成核壳结构是当前广泛使用的保护方法。 其中核壳结构纳米复合材料具有核壳结构的结合功能和独特的磁性响应率、低毒性和可化学修饰的表面， 在固定化酶领域具有极大的应用潜力，引起了广泛关注[11].
介孔二氧化硅（mSiO2）作为已知发展最为成熟、研究最为透彻的介孔材料具有独特的孔道结构（2~50 nm），不仅有利于大尺寸分子和基团的进入，还因其具有大量纳米级孔道而具有纳米材料的特性。 同时，mSiO2材料如 MCM-41、MCM-48、SBA-15 和介孔泡沫（MCFs）可以增加酶固定化材料的比表面积、提高酶的稳定性和活性，越来越多的研究者将它作为复合材料的基体来制作酶固定化载体[12-13].
Xie 等[14]首先通过化学共沉淀法获得磁性纳米粒子 Fe3O4,再通过 stober 法在其表面形成介孔材料MCM-41, 从而获得 Fe3O4@MCM-41 核壳结构纳米复合材料（图 1）， 然后引入氨基官能团并以戊二醛（GA）为交联剂共价固定褶皱假丝酵母脂肪酶（CRL）。通过透射电子显微镜（TEM）图像分析表明， 具有MCM-41 外壳的复合载体有效地克服了 Fe3O4粒子之间强磁偶极-偶极相互作用。 该法的固定化效率为 76%, 在油脂的 Sn-2 位酯交换反应中保持优良的催化活性和选择性， 催化效率达到 228.2 U·g-1;重复使用性有所提高，经过 5 次重复使用酶活基本保持不变，饱和磁化强度值为 26.3 emu·g-1,可以通过外加磁场达到简易分离。 类似的，Zhu 等[15]以羧基功能化 SiO2包裹的磁性纳米粒子（Fe3O4@SiO2-NH2-COOH）为载体共价固定猪胰脂肪酶（PPL），用于脂肪酶抑制剂的筛选。 热重量分析法（TGA）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）表征表明，载体成功羧基功能化且通过酰胺键共价固定 PPL 在其表面；振动样品磁强计（VSM）所得磁滞回线分析表明， 载体 Fe3O4@SiO2-NH2-COOH 和 固定化 PPL 拥有高饱和磁感应强度，分别达到 45.75 和 42.25 emu·g-1,相比未羧基化的 Fe3O4@SiO2（51.51 emu·g-1），磁感应强度略有下降。 固定化 PPL 与游离酶相比，酶活性、可重用性、热稳定性和储存稳定性都得到明显提升，其动力学参数 Km值 从 游 离 酶 的 0.29 mmol·L-1变 为 0.02mmol·L-1,Vmax也从 3.16 U·mg-1·min-1提高到 6.40U·mg-1·min-1, 说明固定化后酶与底物的亲和力和催化效率均得到提升。
Kalantari[16]在磁铁矿团簇表面运用溶胶-凝胶法形成无孔 SiO2涂层得到载体 Fe3O4@SiO2（S1），并利用表面活性剂模板法在 Fe3O4@SiO2表面再分别形成介孔（S2）和大孔（S3）2 种不同硅基结构的 SiO2涂层，从而得到无孔、介孔、大孔 3 种 SiO2涂层磁铁矿团簇纳米复合粒子（图 2）。将 3 种粒子氨基官能化后， 以 GA 为交联剂通过共价结合的方式固定化洋葱假单胞菌脂肪酶（BCL），在外加磁场的情况下都显示出了高稳定性和易于回收的特点。 结果表明，硅基涂层结构对于固定化酶的稳定性和催化性能方面有着显着的影响，固定在孔径为 1~15 nm 的介孔硅基材料的酶分子比固定在无孔硅基和大孔硅基结构表现出更高的稳定性和更好的催化性能，而且S2 固 定化 BCL 效 率（62%）明 显高于 S1（49%）和 S3（58% ）。 Wu 等[17]采用类似的方法得到复合材料Fe3O4@mSiO2共价固定酪氨酸酶， 并以无孔 SiO2所形成的磁性微球 Fe3O4@SiO2做对照组。 结果显示Fe3O4@mSiO2具有更高的稳定性和重复使用率，这与 Kalantari 课题组的研究结果一致。
卢冠忠课题组首先通过 γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（GPTMS）与 MCFs 的表面羟基反应得到环氧官能化介孔泡沫（EMCFs），再以 L-半胱氨酸氨基官能化 Fe3O4纳米粒子表面，将 Fe3O4表面氨基与 EMCFs 外侧环氧基团结合得到顺磁性环氧官能化介孔泡沫（PEMCFs）[18],青霉素酰化酶（PGA）分子通过表面氨基与 PEMCFs 内侧表面环氧基反应实现共价固定（图 3）。 固定化 PGA 具有 8 800 U·g-1的初始活性，且在 10 次循环后保留 94.5%,相比无环氧基的 PMCFs 固定化 PGA 稳定性提高了 13.6%,相比 MCFs 固定化 PGA 稳定性提高了 23.3%. 在之后的固定化酶研究中，该课题组[19]在中性溶液中以三嵌 段 共 聚 物 PluronicP123 为 模 板， 正 硅 酸 乙 酯（TEOS）和三甲氧基硅基丙醛（TMSP）缩聚合成醛基功能化纳米复合材料载体 Fe3O4@mSiO2. PGA 通过其表面赖氨酸残基的自由氨基与支持材料表面醛基发生希夫碱反应实现共价固定在该顺磁性纳米复合材料（图 4）；并对制备中 TMSP 作为硅源的最佳含量进行了研究，结果表明，TMSP 在所有硅基组分所占物质的量之比为 0.15 时固定化酶性能达到最佳，固定化 PGA 的酶活达到 6 231 U·g-1, 虽然与之前研究的 MCFs 类载体固定化酶方法相比， 酶活有所下降， 但该法采用一步合成法简易了载体合成步骤，在工业应用中有更广阔的前景；而且固定化酶操作稳定性良好，在 10 次循环后仍保留 91.0%的初始活力，其饱和磁化强度值可达 35.1 emu·g-1.
1.2有机聚合物-硅基纳米复合材料固定化酶。
功能性聚合物如缩多酸、聚酰胺、聚多元醇、聚酰亚胺和聚醛由于其通用性被广泛应用于新材料的制备，尤其是含有醛基的有机聚合物在酶固定化方面效果显着[20].
聚乙烯醇（PVA）是一种具有良好生物相容性、生物降解性的水溶性多羟基化合物，PVA 复合材料具有良好的机械强度，在生物医学领域得到了广泛应用[21]. PVA 可以大幅调节 SiO2溶胶-凝胶的内部微环境用于稳定其包埋的酶[22]. Payentko 等[23]通过使用溶胶-凝胶法制备 SiO2和气相 SiO2（A300），将其作为纳米复合材料中 2 种不同结构特征的硅基组成部分，与由 PVA 和聚丙烯酸 （PAA）组成的聚合物相结合，分别固定化胆碱酯酶（CHE）和乙酰胆碱酯酶（ACHE），催化氯化乙酰胆碱水解反应（图 5）。 2种纳米复合材料固定化酶均可提高酶催化活性，但在固定化 CHE 和 ACHE 方面，以 A300 为基质的纳米复合材料载体比溶胶-凝胶法制备的 SiO2为基质的载体固定化酶的酶活分别要高出 19%和 5%,并通过扫描电镜（SEM）图像观察，可以得出硅基组分结构的差异在一定程度上影响了固定化酶的催化活性。 Singh 等[24]采用改良的 Stober 法合成了 PVA-SiO2纳米杂化材料用于固定 α-淀粉酶，固定化酶活性最高可达到 21.823 U·mg-1, 是游离酶初始活性1.25 倍，6 次循环使用后仍能保留 88%的初始活性；固定化酶和游离酶的可溶性淀粉水解动力学研究表明， 固定化酶对底物的亲和力远高于游离酶，并且酶的保存限期也得到延长， 在 35 ℃储藏 25 d 后保留活性仍高达 95.6%,比游离酶高出 61%.Shafiee等[25]先利用 Stober 法合成 MCM-41,再通过乳液聚合技术在 MCM-41 外表面形成聚丙烯醛， 从而得到MCM-41@ 聚丙烯醛核壳纳米复合材料， 通过载体表面的醛基与酶的氨基可实现共价固定细毛嗜热霉脂肪酶（TLL）。 X 射线衍射（XRD）、SEM、TEM 等表征结果表明，MCM-41 在 PVA 聚合物表面分散均匀且 MCM-41 的结构特征得以保留，该纳米复合材料固定化 TLL 在 pH 值耐受性、热稳定性、储藏稳定性和重复使用性上展现出优越的性能， 在 15 次循环使用后仍能保留 74%的初始活性。
天然生物材料因其具有独特的性质、 来源广泛、环境友好、良好的生物相容性等一系列优点在酶固定化的应用中受到青睐。 植酸（PA）是一种天然提取材料，植酸具有很强的螯合能力，分子结构中拥有 6 个带负电的磷酸根基团，带正电荷的蛋白质与带负电荷的 PA 之间存在强静电作用， 可形成不溶性复合物。 Zhao 等[26]利用 PA 与含正电荷的材料或基团之间存在较强相互作用的原理，通过反相微乳法和静电结合法合成 PA@SiO2纳米复合材料，用于固定化葡萄糖氧化酶（GOx）；圆二色光谱（CD）表明固定化酶仍基本保持其天然二级结构， 以 PA 和硅基材料构建的复合载体具有非常完美的生物活性，可用于构建高灵敏性的生物传感器。 De Matteis[27]将右旋糖酐、黄原胶、海藻酸钠和壳聚糖 4 种多糖分别与硅基载体（图 6）相结合，得到一种新型的多聚糖@SiO2复合纳米材料， 成功弥补了无机材料在生物相容性方面的不足， 并通过溶胶-凝胶法将氯过氧化物酶（CPO）包埋进固定化载体多聚糖 @SiO2;通过对照试验发现含有壳聚糖组分的载体固定化酶在各方面展现出了最为优越的性能， 且在一定范围内，壳聚糖含量越大，改善固定化酶性能的效果越明显。 壳聚糖含量为 0.54%时热稳定性和重复使用性达到最高，在高达 70 ℃环境下 2 h 后，仍可以保留超过 95%的活性， 反应循环次数高达 18 次。Shahgaldian 等[28]设计出一种全新的复合式载体结构用以固定化 β-半乳糖苷酶（ β-gal）：首先通过戊二醛作交联剂以共价结合的方式将 β-gal 固定在氨基修饰的 SiO2纳米粒子的表面；之后通过有机硅烷缩聚反应，3-氨基丙基三乙氧基硅烷（APTES）和正硅酸乙酯（TEOS）在 SiO2-（ β-gal）表面形成有机硅层，起到对酶的保护作用。 相比 SiO2-（ β-gal），在形成有机硅层后酶活保留 68%,但其机械强度、稳定性、重复使用性均得到提升。 采用相同的固定化方法对磷酸酶、漆酶、乙醇脱氢酶和天冬氨酸转氨酶进行固定化研究， 结果表明通过将有机硅层厚度控制在适当尺寸，将酶包裹在有机硅层内并不会妨碍酶促反应的进行。
1.3其它硅基复合纳米材料固定化酶。
纳米黏土是一种层状铝硅酸盐， 因其价格低廉、尺寸小，具有独特的可嵌入属性以及含有大量可作为酶吸附位点的硅醇基团，在固定化酶领域引起了关注[29].Li[30]通过 MNPs 有序自组装在纳米粘土特定区域合成超顺磁 Fe3O4@Clays 纳米复合材料 ,经过氨基功能化后以 GA 为交联剂共价固定葡糖淀粉酶（GAS）。通过 TEM、FXRD、VSM 等表征结果显示Fe3O4@Clays 具有高度有序结构、大表面积和高磁敏感性等特性；该复合材料通过在纳米黏土局部位点的修饰降低了由其杂质带来的负面影响；固定化酶的热稳定性和可重用性得到明显提升；其高磁敏性简化了分离过程，更重要的是该材料是一种可再生载体， 在固定酶失活后可实现回收再利用， 极大降低了在应用中的成本。 Ilk 等[31]在十八胺-蒙脱石（ODA-MMT）有机黏土表面，通过左旋乳酸（LA）和聚（马来酸酐-甲基乙烯基醚）共聚物（Poly（MA-MVE））的原位共聚作用得到有机-无机纳米复合材料 Poly（MA-MVE）-PLA@ODA-MMT,用以固定化漆酶，通过载体结构的设计改善酶所处微环境，从而进一步提高了漆酶催化效率和固定化性能。 结果表明，在最优反应条件下，固定化漆酶的催化效率是游离酶的2 倍， 固定化酶在 10 次循环使用后仍能保留超过77%的初始酶活，其储藏稳定性也得以进一步提高，可在 4 ℃下保存 30 d,保留活性是游离酶的 3.6 倍。
功能性聚合物如缩多酸、聚酰胺、聚多元醇、聚酰亚胺和聚醛由于其通用性被广泛应用于新材料的制备，尤其是含有醛基的有机聚合物在酶固定化方面效果显着[20].
聚乙烯醇（PVA）是一种具有良好生物相容性、生物降解性的水溶性多羟基化合物，PVA 复合材料具有良好的机械强度，在生物医学领域得到了广泛应用[21]. PVA 可以大幅调节 SiO2溶胶-凝胶的内部微环境用于稳定其包埋的酶[22]. Payentko 等[23]通过使用溶胶-凝胶法制备 SiO2和气相 SiO2（A300），将其作为纳米复合材料中 2 种不同结构特征的硅基组成部分，与由 PVA 和聚丙烯酸 （PAA）组成的聚合物相结合，分别固定化胆碱酯酶（CHE）和乙酰胆碱酯酶（ACHE），催化氯化乙酰胆碱水解反应（图 5）。 2种纳米复合材料固定化酶均可提高酶催化活性，但在固定化 CHE 和 ACHE 方面，以 A300 为基质的纳米复合材料载体比溶胶-凝胶法制备的 SiO2为基质的载体固定化酶的酶活分别要高出 19%和 5%,并通过扫描电镜（SEM）图像观察，可以得出硅基组分结构的差异在一定程度上影响了固定化酶的催化活性。 Singh 等[24]采用改良的 Stober 法合成了 PVA-SiO2纳米杂化材料用于固定 α-淀粉酶，固定化酶活性最高可达到 21.823 U·mg-1, 是游离酶初始活性1.25 倍，6 次循环使用后仍能保留 88%的初始活性；固定化酶和游离酶的可溶性淀粉水解动力学研究表明， 固定化酶对底物的亲和力远高于游离酶，并且酶的保存限期也得到延长， 在 35 ℃储藏 25 d 后保留活性仍高达 95.6%,比游离酶高出 61%.Shafiee等[25]先利用 Stober 法合成 MCM-41,再通过乳液聚合技术在 MCM-41 外表面形成聚丙烯醛， 从而得到MCM-41@ 聚丙烯醛核壳纳米复合材料， 通过载体表面的醛基与酶的氨基可实现共价固定细毛嗜热霉脂肪酶（TLL）。 X 射线衍射（XRD）、SEM、TEM 等表征结果表明，MCM-41 在 PVA 聚合物表面分散均匀且 MCM-41 的结构特征得以保留，该纳米复合材料固定化 TLL 在 pH 值耐受性、热稳定性、储藏稳定性和重复使用性上展现出优越的性能， 在 15 次循环使用后仍能保留 74%的初始活性。
纳米黏土是一种层状铝硅酸盐， 因其价格低廉、尺寸小，具有独特的可嵌入属性以及含有大量可作为酶吸附位点的硅醇基团，在固定化酶领域引起了关注[29].Li[30]通过 MNPs 有序自组装在纳米粘土特定区域合成超顺磁 Fe3O4@Clays 纳米复合材料 ,经过氨基功能化后以 GA 为交联剂共价固定葡糖淀粉酶（GAS）。通过 TEM、FXRD、VSM 等表征结果显示Fe3O4@Clays 具有高度有序结构、大表面积和高磁敏感性等特性；该复合材料通过在纳米黏土局部位点的修饰降低了由其杂质带来的负面影响；固定化酶的热稳定性和可重用性得到明显提升；其高磁敏性简化了分离过程，更重要的是该材料是一种可再生载体， 在固定酶失活后可实现回收再利用， 极大降低了在应用中的成本。 Ilk 等[31]在十八胺-蒙脱石（ODA-MMT）有机黏土表面，通过左旋乳酸（LA）和聚（马来酸酐-甲基乙烯基醚）共聚物（Poly（MA-MVE））的原位共聚作用得到有机-无机纳米复合材料 Poly（MA-MVE）-PLA@ODA-MMT,用以固定化漆酶，通过载体结构的设计改善酶所处微环境，从而进一步提高了漆酶催化效率和固定化性能。 结果表明，在最优反应条件下，固定化漆酶的催化效率是游离酶的2 倍， 固定化酶在 10 次循环使用后仍能保留超过77%的初始酶活，其储藏稳定性也得以进一步提高，可在 4 ℃下保存 30 d,保留活性是游离酶的 3.6 倍。
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