วัสดุซิลิกา-เจลาตินนาโนคอมโพสิตเพื่อเป็นพาหะ สำหรับตัวเร่งปฏิกิริยาชีวภาพ

Abstract

งานวิจัยนี้มีจุดประสงค์เพื่อสังเคราะห์วัสดุชนิดใหม่ที่เรียกว่า “วัสดุซิลิกา-เจลาตินนาโนคอมโพสิต” เพื่อใช้เป็นพาหะสำหรับตัวเร่งปฏิกิริยาชีวภาพ การศึกษาแบ่งออกเป็น 2 ขั้นตอน โดยในขั้นตอนแรกเป็นการศึกษาภาวะที่เหมาะสมต่อการสังเคราะห์วัสดุซิลิกา-เจลตินนาโนคอมโพสิตโดยศึกษาครอบคลุมถึงปัจจัยสำคัญต่าง ๆ ที่มีผลต่อวัสดุที่สังเคราะห์ได้แก่ ภาวะความเป็นกรด-ด่างของสารละลายน้ำ อัตราส่วนเชิงโมลของน้ำต่อเตตระอีทอกซีวิเลน (TEOS)(ค่า r) และปริมาณเจลาติน รวมทั้งการทดสอบความเสถียรของวัสดุต่อการละลายในน้ำ ตัวทำละลายอินทรีย์และความร้อน พบว่า การใช้สารละลายกรดไฮโดรคลอริก 0.1 โมลาร์ เพื่อเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในกระบวนการโซล-เจลจะทำให้ปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสและคอนเดนเซซันเกิดขึ้นเร็ว ผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นมีลักษณะเป็นซิลิกาเจลที่เป็นก้อน เลือกใช้ค่า r เท่ากับ 4 เนื่องจากความเข้มข้นของ TEOS ยังไม่มีผลจากการเจอจางของน้ำที่ใช้และยังคงมีปริมาณน้ำพอสำหรับการละลายเจลาตินและสามารถบรรจุเอนไซม์ได้มาก และใช้เจลาติน 8% โดยน้ำหนักต่อปริมาตรเพื่อไม่ให้เกิดการแยกวัฏภาคในระหว่างเกิดกระบวนการโซล-เจล วัสดุที่สังเคราะห์ได้จากภาวะสารละลายกรดไฮโดรคลอริก 0.1 โมลาร์ ที่ค่า r = 4 และเจลาติน 8% โดยน้ำหนักต่อปริมาตรจะได้วัสดุที่มีโครงข่ายของเจลาตินเด่น เจลมีลักษณะใส เหนียวไม่หักง่าย จากการวิเคราะห์ด้วยสเปกตรัม 29Si-NMR พบว่าประกอบด้วยโครงสร้างหลักของอะตอมซิลิกอนที่ประกอบด้วยหมู่ไซโลเซน 3 หมู่และซิลานอล 1 หมู่แสดงด้วยสัญลักษณ์ Q3 เจลจะพองตัว 2 เท่า แล้วคงที่เมื่อถูกแช่ในน้ำนาน 1 สัปดาห์ เมื่อถูกแช่ในตัวทำละลายอินทรีย์หลายชนิด (อะซิโตน เฮกเซน ไซโคลเฮกเซน เฮปเทน และไอโซออกเทน) จะพองตัวประมาณ 2 เท่า ทิ้งให้แห้งในบรรยากาศเจลจะหดตัวลงและมีลักษณะคล้ายกับก่อนที่จะแช่ ในขั้นตอนที่ 2 เป็นการประยุกต์ใช้วัสดุประเภทซิลิกา-เจลาตินนาโนคอมโพสิตเพื่อเป็นพาหะสำหรับเอนไซม์ไลเปสจาก Candida cylindracea เพื่อใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาทรานเอส-เทอริฟิเคชันระหว่างเรซิมิกเมนทอลและเฮกซิลอะซิเตตพบว่ามีอัตราการเร่งปฏิกิริยาเริ่มต้น (100 µmol / l - hr – g enz.) ประมาณ 1.5 เท่าของเอนไซม์อิสระ เอนไซต์ตรึงอิสระจะสูญเสียแอคทิวิตี้ไปถึงประมาณ 50%