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。
