Preparation of Functional Silica Using a Bioinspired Method.
Preparation of Functional Silica Using a Bioinspired Method.
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使用仿生方法制备功能二氧化硅。
DOI：
10.3791/57730
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发表时间：
2018-08-01
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Patwardhan SV
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Manning JRH;Routoula E;Patwardhan SV
本文所述方案的目标是合成生物启发的二氧化硅材料，在其中进行酶包封，并通过酸洗脱部分或全部纯化。通过将硅酸钠与多官能生物启发添加剂组合，在中和后在环境条件下快速形成二氧化硅。 研究了中和速率和生物分子加入点对二氧化硅产率的影响，并报道了不同加入点的生物分子固定化效率。与其他多孔二氧化硅合成方法相比，生物启发二氧化硅合成所需的温和条件与精细生物分子的封装完全兼容。此外，在所有合成和改性步骤中使用温和的条件，使得生物启发二氧化硅作为裸材料和活性载体介质成为扩大规模和商业化的有希望的目标。该合成显示出对条件高度敏感，即，中和速率和最终合成pH，然而，通过使用自动滴定方法证明了对这些参数的严格控制，导致反应进展途径和产率的高再现性。 因此，生物启发二氧化硅是一种出色的活性材料载体选择，对许多当前应用显示出多功能性，不限于本文所展示的那些，以及在未来应用中的潜力。
The goal of the protocols described herein is to synthesize bioinspired silica materials, perform enzyme encapsulation therein, and partially or totally purify the same by acid elution. By combining sodium silicate with a polyfunctional bioinspired additive, silica is rapidly formed at ambient conditions upon neutralization. The effect of neutralization rate and biomolecule addition point on silica yield are investigated, and biomolecule immobilization efficiency is reported for varying addition point. In contrast to other porous silica synthesis methods, it is shown that the mild conditions required for bioinspired silica synthesis are fully compatible with the encapsulation of delicate biomolecules. Additionally, mild conditions are used across all synthesis and modification steps, making bioinspired silica a promising target for the scale-up and commercialization as both a bare material and active support medium. The synthesis is shown to be highly sensitive to conditions, i.e., the neutralization rate and final synthesis pH, however tight control over these parameters is demonstrated through the use of auto titration methods, leading to high reproducibility in reaction progression pathway and yield. Therefore, bioinspired silica is an excellent active material support choice, showing versatility towards many current applications, not limited to those demonstrated here, and potency in future applications.
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