基于同轴3D打印空心丝固定化D-内酯水解酶提升生物催化稳定性与复用性

本研究针对D-泛酸生物合成中酶稳定性与回收难题，开发了基于海藻酸钠/CaCl2的同轴3D打印空心丝固定化技术。研究人员通过异源表达镰刀菌源D-内酯水解酶(D-lac)，构建具有微通道结构的固定化细胞体系，使酶在20次循环后仍保持80%活性，显著拓展pH/温度适应性，为酶固定化提供了创新解决方案。

　　

D-泛酸盐(D-pantothenate)是生物体必需的微量营养素之一。立体选择性D-内酯水解酶(D-lactonohydrolase, D-lac)能够将DL-泛解内酯水解为D-泛酸——D-泛酸盐合成的前体物质。本研究从串珠镰刀菌(Fusarium moniliforme)中克隆D-lac基因，并在大肠杆菌(Escherichia coli)中实现异源表达。创新性地采用同轴3D打印技术，以负载重组细胞的海藻酸钠和CaCl₂为打印材料，通过特殊设计的同轴喷嘴制备出中空丝状结构用于细胞固定化。

经工艺优化后，固定化细胞展现出比游离细胞更高的稳定性与更宽的反应条件适应范围（包括pH值与温度）。在连续进行20轮催化反应后，酶活性仍保持在初始活性的80%左右。扫描电子显微镜(SEM)观察证实打印出的空心丝状结构具有丰富的微通道和超大比表面积，这种特性显著促进了底物传质效率，从而提升整体催化效能。该研究表明3D打印空心丝状结构可作为酶固定化的新型高效载体材料。