Immobilized enzymen en harren gebrûk

It konsept fan de immobilized enzymen wei ûntstie yn de twadde helte fan de 20e ieu. Undertusken, werom yn 1916, waard fûn dat adsorbed op koalstof sacharoaze beholden catalytic aktiviteit. Yn 1953, D. en N. Shleyt Grubhofer útfierd de earste binende pepsin, amylase, de carboxypeptidase en RNase oan in ûnoplosbere ferfierder. It konsept fan de immobilized enzyme waard legalized yn 1971. It wie de earste konferinsje oer Enzyme Engineering. рассматривается в более широком смысле, чем это было в конце 20 века. Op dit stuit, it begryp fan 'e immobilized enzyme yn in bredere betsjutting as it wie yn de lette 20e ieu. Wy beskôgje dizze kategory yn mear detail.

oersjoch

– соединения, которые искусственно связываются с нерастворимым носителем. En mmobilizovannye enzymen - ferbiningen dy't keunstmjittich ferbûn mei it ûnoplosbere ferfierder. Tagelyk se behâlde harren catalytic eigenskippen. Op it stuit, dat proses wurdt beskôge yn twa aspekten - binnen de beheinings fan parsjele en folsleine frijheid fan beweging fan proteïne molekulen.

weardigens

. Wittenskippers hawwe fûn guon foardielen fan immobilized enzymen. Hanneljend as heterogene katalysator fungearje, kinne se maklik te skieden fan 'e reaksje medium. может быть многократным. De stúdzjes fûn dat it brûken fan immobilized enzymen kinne wurde werhelle. Yn it proses fan binende ferbiningen feroarje harren eigenskippen. Se krije de ûndergrûn spesifisiteit, stabiliteit. Lykwols, harren aktiviteit begjint te ôfhinklik fan miljeu omstannichheden. отличаются долговечностью и высокой степенью стабильности. Immobilized enzymen binne duorsum en hege mjitte fan stabiliteit. It is mear as, bygelyks, dy fan it frije enzyme yn 'e tûzenen, tsientûzenen kearen. Dit alles jout hege doelmjittigens, konkurrinsjekrêft en profitability fan technology, wêrby't der wurde immobilized enzymen.

dragers

J .. Porath identifisearre kaai eigenskippen fan ideaal materialen om te brûkt wurde foar immobilization. De dragers moat:

1. Insolubility.
2. Hege biologysk en gemysk stabiliteit.
3. Fermogen om flugge aktivearjen. De dragers moatte ferhúzje maklik yn in reaktive soarten.
4. Large hydrophilic.
5. De fereaske permeability. Syn indicator moat wêze like akseptabel foar enzymen en coenzymes, reaksje produkten en substrates.

Op it stuit is der gjin materiaal dat soe hielendal foldwaan oan dizze easken. Lykwols, yn de praktyk, brûkte dragers dy't geskikt foar it immobilization fan enzymen yn in bepaalde kategory van spesifike omstannichheden.

klassifikaasje

, разделяются на неорганические и органические. Ofhinklik fan de aard fan syn materiaal, yn kommunikaasje mei dêr't de ferbiningen wurde ferboud ta immobilized enzymen wurde ûnderferdield yn anorganyske en organyske. Bining fan in soad ferbinings wurdt útfierd mei polymeric ferfierders. Dy organyske stoffen binne ferdield yn twa klassen: natuerlike en syntetysk. Yn elk fan harren, in beurt, allocate groepen ôfhinklik fan de struktuer. Anorganyske dragers binne benammen fertsjintwurdige troch glêzen materialen, keramyk, klaai, silika, grafyt roet. Wannear't wurke mei materialen populêre droege skiekunde metoaden. Immobilized enzymen wurde krigen troch coating drager film fan titanium okside, alumina, zirconium, hafnium of ferwurkjen biologyske polymearen. In wichtich foardiel fan de materialen is it gemak fan 'e werberte.

protein dragers

De meast populêre lipid, polysaccharide en aaiwyt materialen. Under dat lêste is it bieden strukturele polymearen. Dy foarste befetsje collagen, fibrin, keratin, en gelatine. Sokke aaiwiten binne wiidferspraat yn 'e omjouwing. Se binne beskikber en sunich. Boppedat, se hawwe in grut tal funksjonele groepen foar it keppeljen. Aaiwiten ferskille biodegradability. . Dat kinne jo útwreidzje it brûken fan immobilized enzymen yn de medisinen. Undertusken, it hat aaiwyt en negative eigenskippen. на протеиновых носителях заключаются в высокой иммуногенности последних, а также возможность внедрять в реакции только определенные их группы. De neidielen fan it gebrûk fan immobilized enzymen oan protein dragers is de hege immunogenicity fan it ferline, en ek de mooglikheid om te fieren yn harren reaksje allinnich bepaalde groepen.

polysacchariden aminosaharidy

Dizze materialen wurde meast faak brûkt Chitin, dextran, cellulose, agarose en ôfliedingen dêrfan. Om polysacchariden wiene mear resistint fan de reaksjes fan lineêre keatlingen crosslinked epichlorohydrin krús. It mesh struktuer fan ferskate Ioanyske groepen wurde yntrodusearre frij frij. Chitin wurdt boeking yn grutte hoemannichten as ôffal produkt yn yndustriële ferwurking fan grenaten en kreeften. Dit materiaal ferskilt Kanuunat resistint en hat in goed definiearre Pore struktuer.

syntetyske polymearen

Dizze groep hat in grutte ferskaat fan materialen en beskikberens. It omfiemet polymearen basearre op acryl acid, styreen, polyvinyl alkohol, polyurethane en polyamide polymearen. De measten fan harren hawwe ferskate meganyske krêft. Under bekearing se fersoargje de mooglikheid fan wikseljende Pore grutte boppe in breed berik, de ynfiering fan ferskate funksjonele groepen.

binende Methods

Op it stuit binne der twa wêzentlik ûnderskieden farianten immobilization. De earste is de tarieding fan de ferbiningen sûnder covalent obligaasjes mei de ferfierder. Dizze metoade is fysike. In oare útfiering giet it om it optreden fan covalent bining mei it materiaal. Dit gemyske metoade.

adsorption

получают путем удерживания препарата на поверхности носителя благодаря дисперсионным, гидрофобным, электростатическим взаимодействиям и водородным связям. Mei it immobilized enzymen krigen troch behâld fan de drug op de ferfierder oerflak fanwege dispersion, hidrófobo, Electrostatic ynteraksjes en wetterstof obligaasjes. Adsorption is de earste wize fan beheining fan de mobiliteit fan de eleminten. Lykwols, stuit dizze opsje hat net ferlern syn relevânsje. Boppedat, it adsorption wurdt beskôge as de meast foarkommende metoade fan immobilization yn 'e yndustry.

benammen de wei

De wittenskiplike literatuer beskriuwt mear as 70 enzymen ôflaat adsorption metoade. As dragers útfierd advantageously, poreuze glês, ferskate Kâmasûtra, polysacchariden, alumina, syntetyske polymearen, titanium en oare metalen. Yn dit gefal, de lêsten wurde brûkt faker. De effektiviteit fan adsorption fan de drug op de ferfierder materiaal wurdt bepaald troch de porosity en spesifike oerflak.

mechanisme fan aksje

Adsorption fan Enzym oan it ûnoplosbere stoffen is simpel. It wurdt berikt troch kontakt mei in aqueous oplossing fan de drug ferfierder. It kin nimme in statyske of dynamyske wize. De Enzym oplossing is mongen mei it frisse sludge, bygelyks, titanium hydroxide. Dan, ûnder mylde betingsten, de ferbining wurdt droege. De Enzym aktiviteit is beholden doe't sokke immobilization binne hast 100%. As dit berikt dêr in spesifike konsintraasje fan 64 mg per gram fan de ferfierder.

negative aspekten

De neidielen befetsje lege adsorption sterkte fan it ferbinend fan enzyme en ferfierder. Yn de feroaring proses reaksje betingsten kin wêze markearre ferlies eleminten, fersmoarging fan produkten, desorption fan de proteïne. It fergrutsjen fan de sterkte fan de binende stipet is wizige. Spesifyk, materialen behannele mei metalen ioanen, polymearen, en oare hidrófobo ferbiningen mei polyfunctional aginten. Yn guon gefallen wurdt de drug sels wurdt ûnderwurpen wurde oan modifikaasje. Mar faak genôch, dat liedt ta in ferleging yn syn aktiviteit.

Opnimmen yn de gel

Dizze opsje is hiel gewoan fanwege syn eigenheid en ienfâld. Dizze metoade is geskikt net allinne foar de yndividuele eleminten, mar ek foar multiehnzimnyh kompleksen. Opnimmen yn de gel meie wurde útfierd troch twa metoaden. Yn it earste gefal, de drug wurdt kombinearre mei in aqueous monomer oplossing, en dan útfiere de polymerization. Dit resultearret yn de romtlike struktuer fan it gel mei dêryn it enzyme molekulen yn de sellen. Yn it twadde gefal, de drug wurdt ynfierd yn it ôfmakke Polymear. It waard doe omboud ta gel steat.

De ynfiering fan 'e trochsichtichName struktueren

De essinsje fan dizze metoade bestiet yn immobilizing it skieden aqueous enzyme oplossing fan de ûndergrûn. It brûkt in semy-permeable membraan. It rint leech molekulêre gewicht ûnderdielen fan cofactors en substrates en hâldt grut enzyme molekulen.

microencapsulation

Der binne meardere opsjes foar de yntroduksje yn de trochskinende struktuer. De meast nijsgjirrichste fan dy binne proteïne microencapsulation en opnimmen yn liposomes. De earste opsje waard foardroegen yn 1964 troch T. Chang. It bestiet yn dat it enzyme oplossing wurdt ynfierd yn in sletten capsule wêrfan muorren binne makke fan in semipermeable Polymear. It uterlik fan it membraan oerflak feroarsake troch reaksje fan de ferbiningen fan interfacial polycondensation. Ien fan harren is oplost yn it organyske en de oare - yn de aqueous faze. As foarbyld kin neamd wurde de foarming fan in microcapsule krigen troch polycondensation fan sebacic acid halide to-do (organysk faze) en 1,6-hexamethylenediamine (respektivelik, it aqueous faze). De dikte fan it membraan wurdt berekkene yn hundredths fan in micrometer. De wearde fan de capsules - hûnderten of tsientallen mikrometer.

Opname yn liposomes

Dizze metoade fan immobilization is ticht by microencapsulation. Liposomes wurde presintearre yn lamellar of bolfoarmige lipid bilayers systemen. Dy metoade waard earst brûkt yn 1970 F. Foar ôfskieding fan de liposomes út de lipid oplossing wurdt droegen ferdampende de organyske solvent. De oerbleaune tinne film wurdt ferspraat yn in aqueous oplossing, wêrby't it enzyme is oanwêzich. Yn de tiid fan dit proses, de sels-gearkomste fan lipid bilayer struktueren. . Hiel populêr dizze immobilized enzymen yn de medisinen. Dat komt troch it feit dat de measte fan de molekulen wurdt pleatslik yn de lipid matrix fan biologyske membranen. являются важнейшим исследовательским материалом, позволяющим изучать и описывать закономерности процессов жизнедеятельности. Opnommen yn liposomes immobilized enzymen binne wichtich yn de medisinen ûndersyk materiaal, sadat stúdzje en beskriuwe patroanen fan it libben prosessen.

It foarmjen fan nije ferbinings

Immobilization troch it foarmjen fan nije covalent keatlings en tusken de lânseigen enzymen wurdt beskôge troch de measte massa it produsearjen biocatalysts foar yndustrieel gebrûk. Oars as fysike manieren, dizze opsje jout in ûnomkearbere en sterke bân fan de molecule en materiaal. Har ûnderwiis wurdt faak beselskippe troch in stabilisaasje fan de drug. Lykwols, de lokaasje fan 'e enzyme op 1 minuten covalent Safety relatyf oan de ferfierder skept bepaalde swierrichheden yn it útfieren fan de catalytic proses. Molecule wurdt skieden fan it materiaal troch de ynfoegje. As it faak hannelje poly- en difunctional aginten. Se, yn it bysûnder, binne hydrazine, cyanogen bromide, glutaraldehyde dialgedrid, sulfuryl chloride ensafuorthinne. Bygelyks, foar dy't folgje galactosyltransferase enzyme út de media en de folgjende folchoarder pleatst -CH ₂ -NH- (CH _{2) 5} -CO-. Yn sa'n situaasje is oanwêzich yn 'e struktuer fan' e Stek, en de ferfierder molecule. Alle dêrfan binne ferbûn troch covalent biningen. Fan fûnemintele belang is de needsaak om te yntrodusearje funksjonele groepen yn 'e reaksje, is net essinsjeel foar de catalytic funksje fan it elemint. Dus, meastentiids, glycoproteins wurde ferbûn oan de ferfierder aaiwyt is net oer, en troch de koalhydraat moiety. It resultaat is in mear stabile en aktive immobilized enzymen.

sellen

De metoades hjirboppe beskreaun wurde beskôge as universeel foar alle soarten fan biocatalysts. Te tinken falt, ûnder oaren, ûnder mear sellen, subcellular struktueren, immobilization dat wurdt koartlyn wiidfertakke. Dat komt troch it folgjende. Wannear't immobilization fan sellen is net nedich om te isolearjen en suverje it enzyme tariedings te fieren cofactors yn 'e reaksje. Dêrtroch wurdt it mooglik om te krijen systemen dy't útfiere multi-stap prosessen foardogge kontinu.

It brûken fan immobilized enzymen

, промышленности, других хозяйственных отраслях достаточно популярны препараты, полученные указанными выше способами. Yn diergenêskunde, yndustry en oare yndustry binne hiel populêr household tariedingen ferkrigen troch boppesteande metoaden. Ferearme praktyk approaches biede in oplossing foar de problemen fan de útfiering fan de beëage oplevering fan medisinen yn 'e lea. Immobilized enzymen binne tastien om in lange-aktearjen drugs mei sa min mooglik Toxicity en allergenicity. No wittenskippers oplosse de problemen ferbûn mei bioconversion fan massa en enerzjy, mei help microbiological oanpak. Undertusken, in wichtige bydrage oan it wurk fan it meitsjen fan technology en immobilized enzymen. Untwikkeling prospects binne breed genôch wittenskippers. Sa, yn 'e takomst ien fan de wichtichste rollen yn it proses fan de kontrôle oer de omjouwing moat hearre ta de nije typen fan analyze. Benammen de fraach fan bioluminescent, en enzyme immunoassay. Fan bysûnder belang binne de útwreide benaderingen yn it ferwurkjen fan lignocellulosic feedstocks. Immobilized enzymen kinne brûkt wurde as Amplifiers fan swakke sinjalen. Aktive side kin wêze ûnder de ynfloed fan de media, dat is ûnder sonication, meganyske stress of bleatsteld oan phytochemicals transformaasjes.