เอนไซม์ตรึงและการใช้งานของพวกเขา

แนวคิดของเอนไซม์ตรึงที่เกิดขึ้นในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 20 ในขณะเดียวกันในปี 1916 พบว่าการดูดซับบนซูโครสคาร์บอนสะสมเร่งปฏิกิริยา ในปี 1953, D. และเอ็น Shleyt Grubhofer ดำเนินการผูกพันแรกน้ำย่อยอะไมเลสที่ carboxypeptidase และ RNase ไปยังผู้ให้บริการที่ไม่ละลายน้ำ แนวคิดของเอนไซม์ตรึงถูก legalized ในปี 1971 มันเป็นครั้งแรกในการประชุมเอนไซม์วิศวกรรม рассматривается в более широком смысле, чем это было в конце 20 века. ในปัจจุบันแนวคิดของเอนไซม์ตรึงในความหมายที่กว้างขึ้นกว่าเดิมในช่วงปลายศตวรรษที่ 20 เราพิจารณาประเภทนี้ในรายละเอียดเพิ่มเติม

ภาพรวม

– соединения, которые искусственно связываются с нерастворимым носителем. และ mmobilizovannye เอนไซม์ - สารประกอบซึ่งจะเชื่อมโยงเทียมกับผู้ให้บริการที่ไม่ละลายน้ำ ในเวลาเดียวกันพวกเขายังคงคุณสมบัติในการเร่งปฏิกิริยาของพวกเขา ขณะนี้ขั้นตอนนี้จะพิจารณาในสองด้าน - ภายในข้อ จำกัด ของเสรีภาพบางส่วนและเต็มรูปแบบของการเคลื่อนไหวของโมเลกุลโปรตีน

เกียรติ

. นักวิทยาศาสตร์ได้พบประโยชน์บางอย่างของเอนไซม์ตรึง ทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่แตกต่างกันที่พวกเขาสามารถแยกออกจากกันได้อย่างง่ายดายจากกลางปฏิกิริยา может быть многократным. การศึกษาพบว่าการใช้ของเอนไซม์ตรึงสามารถทำซ้ำได้ ในขั้นตอนของการผูกสารประกอบเปลี่ยนคุณสมบัติของพวกเขา พวกเขาได้รับสารตั้งต้นจำเพาะเสถียรภาพ อย่างไรก็ตามกิจกรรมของพวกเขาเริ่มที่จะขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อม отличаются долговечностью и высокой степенью стабильности. เอนไซม์ตรึงอยู่ในระดับสูงมีความทนทานและความมั่นคง มันเป็นมากกว่าตัวอย่างเช่นที่ของเอนไซม์อิสระในพันนับหมื่นครั้ง ทั้งหมดนี้ให้มีประสิทธิภาพสูงในการแข่งขันและการทำกำไรของเทคโนโลยีที่มีการตรึงเอนไซม์

ผู้ให้บริการ

J .. Porath ระบุคุณสมบัติที่สำคัญของวัสดุที่เหมาะที่จะนำมาใช้สำหรับการตรึง ผู้ให้บริการจะต้องมี:

1. ความแก้ไม่ตก
2. สูงความมั่นคงทางชีวภาพและสารเคมี
3. ความสามารถในการเปิดใช้งานอย่างรวดเร็ว ผู้ให้บริการจะต้องย้ายได้อย่างง่ายดายในสายพันธุ์ปฏิกิริยา
4. ขนาดใหญ่ที่ชอบน้ำ
5. การซึมผ่านที่จำเป็น ตัวบ่งชี้ที่ควรจะได้รับการยอมรับอย่างเท่าเทียมกันสำหรับเอนไซม์และโคเอนไซม์ผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาและพื้นผิว

ปัจจุบันมีวัสดุอย่างเต็มที่จะสอดคล้องกับความต้องการเหล่านี้ แต่ในทางปฏิบัติที่ใช้ผู้ให้บริการที่มีความเหมาะสมสำหรับการตรึงเอนไซม์ในบางประเภทของสถานการณ์ที่เฉพาะเจาะจง

การจัดหมวดหมู่

, разделяются на неорганические и органические. ขึ้นอยู่กับลักษณะของวัสดุของตนในการสื่อสารกับสารประกอบซึ่งจะถูกแปลงเป็นเอนไซม์ตรึงจะแบ่งออกเป็นอนินทรีและอินทรีย์ ผูกพันของสารประกอบจำนวนมากจะดำเนินการกับผู้ให้บริการพอลิเมอ วัสดุอินทรีย์เหล่านี้จะถูกแบ่งออกเป็นสองชั้น: ธรรมชาติและสังเคราะห์ ในแต่ละของพวกเขาในการเปิดจัดสรรกลุ่มขึ้นอยู่กับโครงสร้าง ผู้ให้บริการนินทรีย์ที่เป็นตัวแทนส่วนใหญ่โดยวัสดุแก้ว, เซรามิก, ดิน, ซิลิกา, กราไฟท์คาร์บอนสีดำ เมื่อทำงานร่วมกับวัสดุที่นิยมใช้วิธีการทางเคมีแห้ง เอนไซม์ตรึงจะได้รับโดยการเคลือบฟิล์มให้บริการ ของไทเทเนียมออกไซด์ อลูมิเซอร์โคเนียมฮาฟเนียมหรือการประมวลผลโพลิเมอร์อินทรีย์ ประโยชน์ที่สำคัญของวัสดุที่เป็นความสะดวกในการฟื้นฟู

ผู้ให้บริการที่มีโปรตีน

ที่นิยมมากที่สุดของไขมันและโปรตีน polysaccharide วัสดุ ท่ามกลางหลังคือการให้โครงสร้างโพลิเมอร์ เหล่านี้เป็นหลักรวมถึงคอลลาเจน, ไฟบริน, เคราตินและเจลาติน โปรตีนดังกล่าวเป็นที่แพร่หลายในสภาพแวดล้อม พวกเขามีอยู่และประหยัด นอกจากนี้พวกเขามีจำนวนมากของการทำงานเป็นกลุ่มสำหรับการเชื่อมโยง โปรตีนที่ย่อยสลายทางชีวภาพที่แตกต่างกัน . นี้จะช่วยให้คุณสามารถขยายการใช้งานของเอนไซม์ตรึงในยา ขณะเดียวกันก็มีโปรตีนและลบคุณสมบัติ на протеиновых носителях заключаются в высокой иммуногенности последних, а также возможность внедрять в реакции только определенные их группы. ข้อเสียของการใช้เอนไซม์ตรึงกับผู้ให้บริการที่มีโปรตีนเป็นภูมิคุ้มกันสูงของอดีตที่ผ่านมาเช่นเดียวกับโอกาสที่จะใช้ในการทำปฏิกิริยาของพวกเขาเท่านั้นบางกลุ่ม

polysaccharides aminosaharidy

วัสดุเหล่านี้มักจะใช้ไคติน, dextran เซลลูโลส agarose และสัญญาซื้อขายล่วงหน้าดังกล่าว เพื่อ polysaccharides ก็ทนต่อการเกิดปฏิกิริยาของกลุ่มเชิงเส้นเชื่อมขวาง epichlorohydrin ข้าม โครงสร้างตาข่ายของกลุ่มไอออนิกต่างๆได้ถูกนำเสนอค่อนข้างได้อย่างอิสระ ไคตินจะสะสมในปริมาณมากเป็นผลิตภัณฑ์ของเสียในการประมวลผลของอุตสาหกรรมกุ้งและปู วัสดุนี้แตกต่างทนสารเคมีและมีโครงสร้างรูพรุนที่ดีที่กำหนด

โพลิเมอร์สังเคราะห์

กลุ่มนี้มีความหลากหลายของวัสดุและความพร้อมใช้งาน ซึ่งจะรวมถึงโพลีเมออยู่บนพื้นฐานของกรดอะคริลิสไตรีน, ลีไวนิลแอลกอฮอล์, ยูรีเทนและโพลีเมอใยสังเคราะห์ ส่วนใหญ่ของพวกเขามีความแข็งแรงเชิงกลที่แตกต่างกัน ในระหว่างการแปลงพวกเขาให้เป็นไปได้ของขนาดรูขุมขนที่แตกต่างกันในช่วงที่กว้างเบื้องต้นของการทำงานเป็นกลุ่มต่างๆ

วิธีการที่มีผลผูกพัน

ปัจจุบันมีสองสายพันธุ์ที่แตกต่างกันโดยพื้นฐานการตรึง ประการแรกคือการเตรียมความพร้อมของสารโดยไม่ต้องพันธะโควาเลนกับผู้ให้บริการที่ วิธีนี้เป็นวิธีทางกายภาพ ศูนย์รวมอีกเกี่ยวข้องกับการเกิดขึ้นของพันธะโควาเลนกับวัสดุ วิธีการสารเคมีชนิดนี้

การดูดซับ

получают путем удерживания препарата на поверхности носителя благодаря дисперсионным, гидрофобным, электростатическим взаимодействиям и водородным связям. กับมันตรึงเอนไซม์ที่ได้จากการเก็บรักษาของยาเสพติดบนพื้นผิวของผู้ให้บริการเนื่องจากการกระจายไม่ชอบน้ำปฏิสัมพันธ์ไฟฟ้าสถิตและพันธะไฮโดรเจน การดูดซับเป็นวิธีแรกของการ จำกัด การเคลื่อนไหวขององค์ประกอบ อย่างไรก็ตามขณะนี้ตัวเลือกนี้ยังไม่ได้หายไปเกี่ยวข้อง นอกจากนี้ยังมีการดูดซับจะถือเป็นวิธีการที่พบมากที่สุดของการตรึงในอุตสาหกรรม

โดยเฉพาะอย่างยิ่งทาง

วรรณกรรมทางวิทยาศาสตร์อธิบายกว่า 70 เอนไซม์วิธีการดูดซับมา ในฐานะที่เป็นผู้ให้บริการดำเนินการกอบแก้วที่มีรูพรุนดินต่างๆ polysaccharides, อลูมิโพลิเมอร์สังเคราะห์, ไททาเนียมและโลหะอื่น ๆ ในกรณีนี้หลังมีการใช้บ่อยขึ้น ประสิทธิผลของการดูดซับของยาเสพติดกับวัสดุที่ผู้ให้บริการจะถูกกำหนดโดยความพรุนและผิวจำเพาะ

กลไกของการกระทำ

การดูดซับของเอนไซม์ที่จะใช้วัสดุที่ไม่ละลายน้ำง่าย มันจะทำได้โดยการสัมผัสกับสารละลายของผู้ให้บริการยาเสพติด ก็สามารถใช้วิธีแบบคงที่หรือแบบไดนามิก วิธีการแก้ปัญหาของเอนไซม์ผสมกับตะกอนสดเช่นไฮดรอกไซไทเทเนียม จากนั้นภายใต้ภาวะที่ไม่รุนแรงสารประกอบจะแห้ง กิจกรรมของเอนไซม์จะถูกเก็บไว้เมื่อตรึงดังกล่าวเกือบ 100% เมื่อเป็นเช่นนี้ถึงความเข้มข้นที่เฉพาะเจาะจงของ 64 มิลลิกรัมต่อกรัมของผู้ให้บริการ

ด้านลบ

ข้อเสียรวมถึงความแรงของการดูดซับต่ำของการผูกพันของเอนไซม์และผู้ให้บริการ ในขั้นตอนการเปลี่ยนแปลงเงื่อนไขปฏิกิริยาสามารถเป็นองค์ประกอบการสูญเสียการทำเครื่องหมายการปนเปื้อนของผลิตภัณฑ์ดูดซับของโปรตีน เพื่อเพิ่มความแข็งแรงของการสนับสนุนที่มีผลผูกพันได้รับการแก้ไข โดยเฉพาะวัสดุที่รับการรักษาด้วยไอออนโลหะโพลิเมอร์และสารประกอบอื่น ๆ ที่ไม่ชอบน้ำกับตัวแทนหลายหน้าที่ ในบางกรณียาเสพติดที่ตัวเองอยู่ภายใต้การปรับเปลี่ยน แต่บ่อยครั้งที่พอนำไปสู่การลดลงในกิจกรรมของ

รวมอยู่ในเจล

ตัวเลือกนี้เป็นเรื่องธรรมดามากเนื่องจากเอกลักษณ์และความเรียบง่าย วิธีนี้เป็นวิธีที่เหมาะสมไม่เพียง แต่สำหรับแต่ละองค์ประกอบ แต่ยังสำหรับคอมเพล็กซ์ multiehnzimnyh รวมอยู่ในเจลอาจจะดำเนินการโดยสองวิธี ในกรณีแรกที่ยาเสพติดจะถูกรวมกับการแก้ปัญหาน้ำโมโนเมอร์และจากนั้นดำเนินการพอลิเมอ ซึ่งจะส่งผลในโครงสร้างเชิงพื้นที่ของเจลที่มีโมเลกุลของเอนไซม์ในเซลล์ ในกรณีที่สองยาเสพติดถูกนำเข้าไปในพอลิเมอสำเร็จรูป มันถูกดัดแปลงจากนั้นเข้าสู่สถานะเจล

การแนะนำของโครงสร้างโปร่งแสง

สาระสำคัญของวิธีการนี้ประกอบด้วยในการตรึงเอนไซม์ทางออกที่แยกน้ำจากพื้นผิว มันใช้เมมเบรนกึ่งดูดซึม มันผ่านต่ำส่วนประกอบน้ำหนักโมเลกุลของปัจจัยและพื้นผิวและถือโมเลกุลเอนไซม์ที่มีขนาดใหญ่

ไมโคร

มีหลายตัวเลือกสำหรับการเปิดตัวในโครงสร้างโปร่งแสงที่มี ที่น่าสนใจที่สุดของเหล่านี้เป็นไมโครโปรตีนและรวมไว้ในไลโปโซม ตัวเลือกแรกที่เสนอในปี 1964 โดย T ไอหลิง มันประกอบด้วยว่าการแก้ปัญหาการทำงานของเอนไซม์ที่มีการนำมาเป็นแคปซูลปิดมีผนังที่ทำจากพอลิเมอ semipermeable การปรากฏตัวของพื้นผิวเมมเบรนที่เกิดจากปฏิกิริยาของสารควบแน่นของเฟส หนึ่งในนั้นคือละลายในอินทรีย์และอื่น ๆ - ในเฟสน้ำ ตัวอย่างเช่นอาจได้กล่าวถึงการก่อตัวของไมโครแคปซูลที่ได้รับโดยการควบแน่นของลิดกรด sebacic เพื่อคุณ (เฟสอินทรีย์) และ 1,6-hexamethylenediamine นี้ (ตามลำดับเฟสน้ำ) ความหนาของเมมเบรนที่มีการคำนวณในร้อยของไมโครเมตร ค่าของแคปซูล - หลายร้อยหรือนับไมโครเมตร

การรวมเป็นไลโปโซม

วิธีการในการตรึงนี้อยู่ใกล้กับไมโครแคปซูล ไลโปโซมถูกนำเสนอใน lamellar หรือทรงกลมระบบไขมัน bilayers วิธีการนี้ถูกใช้ครั้งแรกในปี 1970 เอฟสำหรับการแยกของไลโปโซมจากสารละลายไขมันจะดำเนินการระเหยตัวทำละลายอินทรีย์ ฟิล์มบางที่เหลือจะกระจายตัวในสารละลายประเด็นเอนไซม์ที่เป็นปัจจุบัน ในระหว่างกระบวนการนี้ที่การชุมนุมด้วยตนเองของโครงสร้างไขมัน bilayer . เหล่านี้เป็นที่นิยมมากเอนไซม์ตรึงในการแพทย์ เพราะนี่คือความจริงที่ว่าส่วนใหญ่ของโมเลกุลเป็นภาษาท้องถิ่นในเมทริกซ์ไขมันของเยื่อชีวภาพ являются важнейшим исследовательским материалом, позволяющим изучать и описывать закономерности процессов жизнедеятельности. รวมอยู่ในเอนไซม์ไลโปโซมตรึงมีความสำคัญในการวิจัยวัสดุการแพทย์ที่ช่วยให้การศึกษาและอธิบายรูปแบบของกระบวนการชีวิต

การก่อตัวของการเชื่อมต่อใหม่

ตรึงโดยการสร้างเครือข่ายโควาเลนต์ใหม่และระหว่างเอนไซม์พื้นเมืองคือการพิจารณาโดยมวลมากที่สุดเอนไซม์ผลิตสำหรับใช้ในอุตสาหกรรม ซึ่งแตกต่างจากรูปแบบทางกายภาพตัวเลือกนี้ให้พันธบัตรกลับไม่ได้และแข็งแรงของโมเลกุลและวัสดุ การศึกษาของเธอมักจะมาพร้อมกับการรักษาเสถียรภาพของยาเสพติด แต่สถานที่ตั้งของเอนไซม์ที่พันธะโควาเลนต์ 1 นาทีเมื่อเทียบกับผู้ให้บริการที่สร้างความยากลำบากบางอย่างในการดำเนินกระบวนการเร่งปฏิกิริยา โมเลกุลจะถูกแยกออกจากวัสดุโดยการแทรก ในขณะที่มันมักจะทำหน้าที่ตัวแทน poly- และ difunctional พวกเขาโดยเฉพาะอย่างยิ่งเป็นไฮดราซีน, ไซยาโนเจนโบรไมด์, glutaraldehyde dialgedrid, sulfuryl คลอไรด์และอื่น ๆ . ตัวอย่างเช่นสำหรับ deriving เอนไซม์ galactosyltransferase จากสื่อและลำดับต่อไปแทรก -CH ₂ -NH- (CH _{2) 5} -CO- ในสถานการณ์ดังกล่าวมีอยู่ในโครงสร้างของการแทรกและโมเลกุลผู้ให้บริการ ทั้งหมดของพวกเขาจะถูกเชื่อมต่อกันด้วยพันธะโควาเลน พื้นฐานสำคัญคือความต้องการที่จะแนะนำการทำงานเป็นกลุ่มในการตอบสนองที่ไม่จำเป็นสำหรับฟังก์ชั่นการเร่งปฏิกิริยาขององค์ประกอบ ดังนั้นมักจะไกลโคโปรตีนที่แนบมากับโปรตีนที่ผู้ให้บริการไม่เกินและผ่านครึ่งคาร์โบไฮเดรต ผลที่ได้คือมีเสถียรภาพมากขึ้นและการใช้งานเอนไซม์ตรึง

เซลล์

วิธีการที่อธิบายข้างต้นจะถือว่าเป็นสากลสำหรับทุกประเภทของเอนไซม์ เหล่านี้รวมถึงอนึ่ง ได้แก่ เซลล์โครงสร้าง subcellular ตรึงเมื่อเร็ว ๆ นี้ซึ่งจะกลายเป็นที่แพร่หลาย นี่คือสาเหตุที่ดังต่อไปนี้ เมื่อการตรึงของเซลล์ไม่จำเป็นที่จะต้องแยกและชำระเตรียมเอนไซม์ที่จะใช้ปัจจัยในการทำปฏิกิริยา เป็นผลให้มันเป็นไปได้ที่จะได้รับระบบที่ดำเนินกระบวนการหลายขั้นตอนที่เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง

การใช้เอนไซม์ตรึง

, промышленности, других хозяйственных отраслях достаточно популярны препараты, полученные указанными выше способами. ในสัตวแพทยศาสตร์อุตสาหกรรมและอุตสาหกรรมอื่น ๆ ที่มีการเตรียมการใช้ในครัวเรือนที่นิยมมากที่ได้รับโดยวิธีการดังกล่าว หมดวิธีการปฏิบัติให้วิธีการแก้ปัญหาของการดำเนินการจัดส่งที่ตรงเป้าหมายของยาเสพติดในร่างกาย เอนไซม์ตรึงได้รับอนุญาตให้ได้รับยาเสพติดที่ออกฤทธิ์ยาวที่มีความเป็นพิษน้อยที่สุดและภูมิแพ้ ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์แก้ปัญหาที่เกี่ยวข้องกับทางชีวภาพของมวลและพลังงานโดยใช้วิธีการทางจุลชีววิทยา ในขณะที่มีส่วนสำคัญในการทำงานของการทำเทคโนโลยีและเอนไซม์ตรึง แนวโน้มการพัฒนานักวิทยาศาสตร์กว้างพอ ดังนั้นในอนาคตหนึ่งในบทบาทสำคัญในกระบวนการของการควบคุมสภาพแวดล้อมที่ควรจะอยู่ในรูปแบบใหม่ของการวิเคราะห์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งคำถามของเรืองแสงและ เอนไซม์ immunoassay ที่มีความสำคัญโดยเฉพาะมีวิธีการขั้นสูงในการประมวลผลของวัตถุดิบลิกโนเซลลูโลส เอนไซม์ตรึงสามารถใช้เป็นเครื่องขยายเสียงของสัญญาณอ่อนแอ เว็บไซต์ที่ใช้งานอาจจะอยู่ภายใต้อิทธิพลของสื่อซึ่งอยู่ภายใต้ sonication, ความเครียดเชิงกลหรือสัมผัสกับสารอาหารจากพืชแปลง