在壁涂层微反应器板中对转氨酶进行检测

《Reaction Chemistry & Engineering》：Screening of transaminases in a wall-coated microreactor plate

微流控技术用于酶固定化高通量筛选及连续催化研究，开发了集成32通道的壁涂覆微反应器板，通过不同金属螯合实现酶定向固定化，验证了酶活性、稳定性和固定效率，并成功应用于连续生物转化，5-羟甲基糠醛氨甲基化反应中达0.49 mol HMFA/(ATA·s)及9×103周转数，STY达0.077 g/(L·d)。

　　

微流控技术是一种非常有吸引力的学科，可用于实现更多种类的高通量筛选方法，以改进酶的性能。然而，目前最先进的微流控装置主要用于溶液中酶的筛选，而利用微流控技术对酶固定化方案进行筛选的研究还比较少。在这项工作中，我们开发了一种多功能壁涂层微反应器（WCμR）板，用于转氨酶的筛选，该微反应器最多可集成32个经过不同金属螯合物功能化的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）WCμR单元。通过筛选带有His标签和His簇的氨基转氨酶（ATA）变体来验证该设备的有效性，这些变体具有不同的构象。我们评估了30种独特的生物催化剂功能化组合在活性、稳定性和固定化效率方面的表现。在批次反应中，来自Pseudomonas fluorescens、Chromobacterium violaceum和Haelomonas elongata的H3A、H2A和H4 ATA变体在铜螯合物上固定后，根据荧光仪检测结果表现出最高的性能。这种WCμR板可以很容易地与光学显微镜结合使用，进行时空分析。此外，这些WCμR还可以很容易地改造成连续生物转化装置，作为流动微反应器使用。我们用固定在微通道上的His标签ATA进行了测试，实现了5-羟甲基呋喃的连续氨基化反应，具体产率为0.49 mol_HMFA/mol_ATA/s^-1，总转化数为9 × 10³，最大时空产率为0.077 g L^-1/d^-1。这项研究突显了WCμR在高通量酶筛选和连续生物催化方面的潜力，能够精确控制反应条件。