enzimi immobilizzati e il loro uso

Il concetto degli enzimi immobilizzati sorto durante la seconda metà del 20 ° secolo. Nel frattempo, nel 1916, si è constatato che adsorbito sul saccarosio carbonio trattenuto attività catalitica. Nel 1953, D. e N. Shleyt Grubhofer effettuate pepsina primo binding, amilasi, la carbossipeptidasi e RNase ad un vettore insolubile. Il concetto dell'enzima immobilizzato è stato legalizzato nel 1971. E 'stata la prima conferenza sul Enzyme Engineering. рассматривается в более широком смысле, чем это было в конце 20 века. Allo stato attuale, il concetto dell'enzima immobilizzato in un senso più ampio di quanto non fosse nel tardo 20 ° secolo. Consideriamo questa categoria in modo più dettagliato.

Panoramica

– соединения, которые искусственно связываются с нерастворимым носителем. E mmobilizovannye enzimi – composti che sono artificialmente collegate con il vettore insolubile. Allo stesso tempo mantengono le loro proprietà catalitiche. Attualmente, questo processo è considerato in due aspetti – nei limiti parziale e piena libertà di movimento delle molecole proteiche.

dignità

. Gli scienziati hanno scoperto alcuni benefici di enzimi immobilizzati. Agendo come catalizzatori eterogenei, possono facilmente essere separati dal mezzo di reazione. может быть многократным. Gli studi hanno trovato che l'uso di enzimi immobilizzati può essere ripetuto. Nel processo di legare composti modificano le loro proprietà. Essi acquisiscono la specificità di substrato, stabilità. Tuttavia, la loro attività inizia a dipendere dalle condizioni ambientali. отличаются долговечностью и высокой степенью стабильности. enzimi immobilizzati sono durevoli e alto grado di stabilità. È più che, per esempio, che dell'enzima libero nei migliaia, decine di migliaia di volte. Tutto questo garantisce un'elevata efficienza, competitività e la redditività della tecnologia, in cui sono immobilizzati enzimi.

vettori

J .. Porath identificato proprietà chiave dei materiali ideali da utilizzare per l'immobilizzazione. I vettori devono avere:

1. L'insolubilità.
2. stabilità biologica e chimica elevata.
3. Capacità di attivazione rapida. I vettori devono muoversi facilmente in una specie reattiva.
4. Grande idrofilo.
5. La permeabilità necessaria. Il suo indicatore deve essere ugualmente accettabile per enzimi e coenzimi, prodotti di reazione e substrati.

Attualmente, non v'è alcun materiale che possa rispettare pienamente questi requisiti. Tuttavia, in pratica, utilizzato vettori che sono adatti per l'immobilizzazione di enzimi in una certa categoria di circostanze specifiche.

classificazione

, разделяются на неорганические и органические. A seconda della natura del suo materiale, in comunicazione con cui i composti vengono convertite in enzimi immobilizzati sono divisi in inorganici ed organici. Legame di molti composti viene effettuata con vettori polimerici. Questi materiali organici sono suddivisi in due classi: naturali e sintetici. In ciascuno di essi, a sua volta, assegnare gruppi a seconda della struttura. vettori inorganici sono principalmente rappresentati da materiali di vetro, ceramica, argilla, silice, nero grafite. Quando si lavora con materiali popolari metodi di chimica a secco. enzimi immobilizzati sono ottenuti ricoprendo una pellicola di supporto di ossido di titanio, allumina, zirconio, afnio o la lavorazione di polimeri organici. Un importante vantaggio dei materiali è la facilità di rigenerazione.

portatori di proteine

I lipidi, polisaccaridi e proteine materiali più popolari. Tra questi ultimi è di fornire polimeri strutturali. Questi includono principalmente di collagene, la fibrina, la cheratina, e la gelatina. Tali proteine sono diffusi nell'ambiente. Sono disponibili ed economico. Inoltre, essi hanno un gran numero di gruppi funzionali per il collegamento. Le proteine differiscono biodegradabilità. . Questo consente di estendere l'uso di enzimi immobilizzati in medicina. Nel frattempo, ha proprietà negative proteine e. на протеиновых носителях заключаются в высокой иммуногенности последних, а также возможность внедрять в реакции только определенные их группы. Gli svantaggi di usare enzimi immobilizzati ai vettori proteina è l'elevata immunogenicità del passato, nonché la possibilità di applicare nella loro reazione solo determinati gruppi.

I polisaccaridi aminosaharidy

Questi materiali sono più spesso utilizzati chitina, destrano, cellulosa, agarosio e suoi derivati. Per polisaccaridi erano più resistenti alle reazioni di catene lineari reticolato epicloridrina trasversali. La struttura a maglia di vari gruppi ionici vengono introdotti abbastanza liberamente. Chitina è accumulato in grandi quantità come prodotto di scarto nella lavorazione industriale dei gamberi e granchi. Questo materiale differisce chimicamente resistente ed ha una struttura dei pori ben definita.

polimeri sintetici

Questo gruppo ha una grande varietà di materiali e disponibilità. Esso comprende polimeri a base di acido acrilico, stirene, alcool polivinilico, poliuretano e polimeri di poliammide. La maggior parte di loro hanno resistenza meccanica diversa. Durante la conversione prevedono la possibilità di variare la dimensione dei pori in un ampio intervallo, l'introduzione di vari gruppi funzionali.

metodi di rilegatura

Attualmente, esistono due varianti essenzialmente distinti immobilizzazione. Il primo è la preparazione di composti senza legami covalenti con il vettore. Questo metodo è fisico. Un'altra forma di realizzazione prevede la presenza di legame covalente con il materiale. Questo metodo chimico.

adsorbimento

получают путем удерживания препарата на поверхности носителя благодаря дисперсионным, гидрофобным, электростатическим взаимодействиям и водородным связям. Con esso immobilizzato enzimi ottenuti da ritenzione del farmaco sulla superficie portante a causa di dispersione, idrofobiche, interazioni elettrostatiche e legami idrogeno. Adsorbimento è il primo modo di limitare la mobilità degli elementi. Tuttavia, attualmente questa opzione non ha perso la sua rilevanza. Inoltre, l'adsorbimento viene considerato il metodo più comune di immobilizzazione nell'industria.

in particolare il modo in cui

La letteratura scientifica descrive oltre 70 enzimi derivati metodo di adsorbimento. Compagnie eseguite vantaggiosamente, vetro poroso, varie argille, polisaccaridi, allumina, polimeri sintetici, titanio e altri metalli. In questo caso, questi ultimi vengono utilizzati più spesso. L'efficacia di assorbimento del farmaco sul materiale di supporto è determinata dalla porosità e superficie specifica.

meccanismo d'azione

Adsorbimento di enzima per i materiali insolubili è semplice. Si è ottenuta per contatto con una soluzione acquosa del veicolo per medicamenti. Si può prendere un modo statico o dinamico. La soluzione enzimatica viene miscelato con il fango fresco, per esempio, idrossido di titanio. Poi, in condizioni blande, il composto viene essiccato. L'attività enzimatica viene mantenuta quando tale immobilizzazione sono quasi il 100%. Quando questo raggiunge una specifica concentrazione di 64 mg per grammo di supporto.

aspetti negativi

Gli svantaggi includono bassa forza di adsorbimento del legame di enzima e carrier. Nel processo di cambiamento condizioni di reazione possono essere elementi di perdita segnalati, la contaminazione dei prodotti, desorbimento della proteina. Per aumentare la resistenza dei supporti di legame è stato modificato. Specificamente, i materiali trattati con ioni metallici, polimeri e altri composti idrofobi con agenti polifunzionali. In alcuni casi, il farmaco stesso è sottoposto a modifica. Ma abbastanza spesso, questo porta ad una diminuzione della sua attività.

Inclusione nel gel

Questa opzione è abbastanza comune per la sua unicità e la semplicità. Questo metodo è adatto non solo per i singoli elementi, ma anche per complessi multiehnzimnyh. Inclusione nel gel può essere eseguita mediante due metodi. Nel primo caso, il farmaco è combinato con una soluzione acquosa di monomero, e quindi eseguire la polimerizzazione. Ciò comporta la struttura spaziale del gel contenente le molecole di enzima nelle cellule. Nel secondo caso, il farmaco viene introdotto nel polimero finito. E 'stato quindi convertito in uno stato di gel.

L'introduzione delle strutture traslucide

L'essenza di questo metodo consiste nel immobilizzare la soluzione enzimatica acquosa separata dal substrato. Si utilizza una membrana semipermeabile. Passa componenti a basso peso molecolare di cofattori e substrati e tiene grandi molecole di enzima.

microincapsulazione

Ci sono diverse opzioni per l'introduzione nella struttura traslucido. Il più interessante di questi sono microincapsulazione di proteine e l'inclusione in liposomi. La prima opzione è stato proposto nel 1964 da T. Chang. Esso consiste nel fatto che la soluzione enzimatica viene introdotta in una capsula chiusa le cui pareti sono costituite da un polimero semipermeabile. L'aspetto della superficie della membrana causata dalla reazione dei composti di policondensazione interfacciale. Uno di loro è sciolto in organico e l'altro – nella fase acquosa. Come esempio si possono citare formazione di una microcapsula ottenuti per policondensazione di alogenuro acido sebacico a-te (fase organica) e 1,6-esametilendiammina (rispettivamente, la fase acquosa). Lo spessore della membrana è calcolato in centesimi di micrometro. Il valore delle capsule – centinaia o decine di micrometri.

Inclusione nei liposomi

Questo metodo di immobilizzazione è vicino a microincapsulazione. I liposomi sono presentati in sistemi doppi strati lipidici lamellari o sferiche. Questo metodo è stato utilizzato nel 1970 F. Per la separazione dei liposomi dalla soluzione lipidica è effettuata evaporando il solvente organico. Il film sottile residuo viene disperso in una soluzione acquosa, in cui l'enzima è presente. Durante questo processo, l'auto-assemblaggio di strutture doppio strato lipidico. . Molto popolari in questi enzimi immobilizzati in medicina. Ciò è dovuto al fatto che la maggior parte delle molecole è localizzata nella matrice lipidica delle membrane biologiche. являются важнейшим исследовательским материалом, позволяющим изучать и описывать закономерности процессов жизнедеятельности. Incluso nel liposomi enzimi immobilizzati sono importanti nel materiale di ricerca della medicina, permettendo lo studio e la descrivono i modelli di processi di vita.

La formazione di nuove connessioni

Immobilizzazione formando nuove catene covalenti e tra gli enzimi native è considerata dalla maggior biocatalizzatori Aree di produzione di massa per uso industriale. A differenza di modi fisici, questa opzione fornisce un legame irreversibile e forte della molecola e materiale. La sua formazione è spesso accompagnata da una stabilizzazione del farmaco. Tuttavia, la posizione dell'enzima a 1 minuto legame covalente rispetto al sostegno crea talune difficoltà nell'eseguire il processo catalitico. Molecola viene separato dal materiale dall'inserto. Come spesso agiscono agenti poli- e difunzionali. Essi, in particolare, sono idrazina, bromuro di cianogeno, glutaraldeide dialgedrid, cloruro di solforile, ecc. Ad esempio, per derivare enzima galattosiltransferasi dal supporto e la seguente sequenza inserita -CH ₂ -NH- (CH _{2) 5} -CO-. In una situazione del genere è presente nella struttura dell'inserto, e la molecola carrier. Tutti sono collegati da legami covalenti. Di fondamentale importanza è la necessità di introdurre gruppi funzionali nella reazione, non è essenziale per la funzione catalitica dell'elemento. Così, di solito, glicoproteine sono attaccati alla proteina vettore non è finita, e attraverso la porzione di carboidrati. Il risultato è un più stabile e attivi enzimi immobilizzati.

cellule

I metodi sopra descritti sono considerati universale per tutti i tipi di biocatalizzatori. Questi includono, tra l'altro, includono le cellule, strutture subcellulari, immobilizzazione che diventa poco diffusa. Ciò è dovuto a quanto segue. Quando immobilizzazione di cellule non è necessario isolare e purificare le preparazioni enzimatiche per attuare cofattori nella reazione. Come risultato, diventa possibile avere sistemi che eseguono processi multi-step che si verificano continuamente.

L'uso di enzimi immobilizzati

, промышленности, других хозяйственных отраслях достаточно популярны препараты, полученные указанными выше способами. In medicina veterinaria, l'industria e le altre industrie sono preparati per la casa abbastanza popolari ottenuti con i metodi di cui sopra. approcci pratica impoverito offrono una soluzione ai problemi di attuazione della somministrazione mirata di farmaci nel corpo. enzimi immobilizzati poter ottenere un farmaci ad azione prolungata con tossicità minima e allergenicità. Ora gli scienziati risolvere i problemi connessi con la bioconversione di massa ed energia, utilizzando approcci microbiologici. Nel frattempo, un significativo contributo al lavoro di rendere la tecnologia e enzimi immobilizzati. Le prospettive di sviluppo sono ampie scienziati abbastanza. Così, in futuro, uno dei ruoli chiave nel processo di controllo sull'ambiente dovrebbero appartenere alle nuove tipologie di analisi. In particolare, la domanda di bioluminescente, e immunoenzimatico. Di particolare importanza sono gli approcci avanzati nella lavorazione di materie prime lignocellulosiche. enzimi immobilizzati possono essere usate come amplificatori di segnali deboli. sito attivo può essere sotto l'influenza dei mezzi di comunicazione, che è sotto sonicazione, sollecitazioni meccaniche o esposto a phytochemicals trasformazioni.