酶催化是绿色生物制造领域的重要分支。理想的酶催化剂应在反应溶液中均匀地溶解或分散,当反应结束后自发地从溶液中析出。为了实现这一目标,催化剂应该通过感应反应进程来主动改变其分散状态,实现自发回收。如何构建一种将反应进度与催化剂聚集状态变化关联起来的通用策略,是设计反应进程响应型智能酶催化剂的一大难点。此外,由于酶催化过程中所需的酶浓度很低,通Cloning Services常在纳摩尔至微摩尔每升的量级范围内。在实际过程中,将更多极低浓度的酶催化剂有效地从反应体系中高效回收,具有很大的挑战性。本论文针对以上的关键科学问题,提出了一种制备反应进程响应的、自沉淀的酶催化剂的新策略。从反应进程响应型智能酶催化剂的设计和构建、催化响应性能的表征、制备策略的普适性验证以及过程自动化四方面开展研究。首先,开发了一种利用反应诱导p H降低的自沉淀酶催化剂的制备策略。根据催化剂在酸性条件下能自发沉淀的原则,本论文确定聚合物和酶的最适合成比例为6000。通过将葡萄糖氧化酶(GOx)与过氧化氢酶(CAT)固定在聚甲基丙烯酸(PMAA)修饰的Au NPs上,制备了反应进程响应型智能酶催化剂PMAA/CAT/GOx@Au NPs。通过透射电镜图像、粒径、Zeta电位、特征吸收峰和酶活测定等表征,验证了该制备策略的可行性。在不同底物浓度下都实现了催化剂在高转化率下的自发回收,并证明了PMAA/CAT/GOx@Au NPs智能酶催化剂具有可重复使用性,可以在预设转化率下实现自发回收,并且回收率近100%。进一步地,验证了自分离酶催化剂制备策略的普适性。本论文构建了另外两种不同的反应进程响应型智能酶催化剂,包括醇脱氢酶(ADH)与葡萄糖脱氢酶(GDH)体系(PMAA/ADH/GDH@Au NPs),以及来自来源南极假丝酵母的脂肪酶B(CALB)与来自米曲霉的脂肪酶(AOL)(PMAA/AOL/CALB@Au NPs),分别验证了这两种催化剂在相应反应结束时几乎可以100%自分离。最后,利用Au NPs的光学特性,设计和搭建了自动控制装置。智能酶催化剂自分离的状态可以触发光传感器来控制泵排出产物溶液。与液位传感器相结合,控制泵输入含有底物的新鲜缓冲液,使催化剂重新悬浮以进行新的反应。实现智能酶催化剂在生物制RAD001分子式造中更高程度的自我调节和自动化。