Алтайський Державний Медичний Університет
Кафедра фармацевтичної технології
Реферат
"Іммобілізовані БАС як основа створення ЛФ нового покоління. Приклади носіїв. Методи "
Підготувала:
Прасолова Ю., 452 гр.
Перевірила : Таликова Н.М.
Барнаул, 2010
Ферменти - речовини білкової природи і тому нестійкі при зберіганні, а також чутливі до тепловим впливам. Крім того, ферменти не можуть бути використані багаторазово через труднощі у відділенні їх від реагентів і продуктів реакції. Вирішити ці проблеми допомагає створення іммобілізованих ферментів. Початок цьому методу було покладено в 1916 році, коли Дж.Нельсон і Е.Гріффін адсорбованих на вугіллі інвертазу і показали, що вона зберігає в такому вигляді каталітичну активність. Сам термін "іммобілізовані ферменти узаконений в 1971 році, і означає будь-яке обмеження свободи пересування білкових молекул в просторі.
Сутність іммобілізації ферментів - прикріплення їх в активній формі до нерозчинної основі або висновок у напівпроникну мембранну систему. Прикріплення ферменту до носію здійснюється адсорбційно, хімічної зв'язком або шляхом механічного включення ферменту в органічний або неорганічний гель (в капсулу і т. п.). При цьому допускається прикріплення ферменту тільки за рахунок функціональних груп, що не входять в активний центр ферменту і не беруть участь в утворенні фермент-субстратного комплексу. Носій ферменту або матриця може мати вигляд зернистого матеріалу, волокнистої структури, пластинчастої поверхні, плівок або тканин, порожнистих волокон, трубочок, капсул і т. д. Має значення розмір частинок носія. Важливо мати велику поверхню, тому рекомендуються невеликі частинки діаметром 0,1-0,2 мм. Носій ферменту може бути як природне речовина, так і синтетичний полімер.
Переваги іммобілізованих ферментів перед нативними попередниками:
-->>
1. Гетерогенний каталізатор легко відділимо від реакційного середовища, що дає можливість зупинити реакцію в будь-який момент, використовувати фермент повторно, а також одержувати чистий від ферменту продукт.
2. Ферментативний процес з використанням іммобілізованих ферментів можна проводити безперервно, регулюючи швидкість каталізуються реакції і вихід продукту.
3. Модифікація ферменту цілеспрямовано змінює його властивості, такі як специфічність (особливо в відношенні макромолекулярного субстрату), залежність каталітичної активності від рН, іонного складу та інших параметрів середовища, стабільність до денатуруючих впливів.
4. Можна регулювати каталітичну активність іммобілізованих ферментів шляхом зміни властивостей носія дією фізичних факторів, таких як світло і звук. Іммобілізувати ферменти можна як шляхом зв'язування на нерозчинних носіях, так і шляхом внутрімолекулярної або міжмолекулярної зшивки білкових молекул низькомолекулярними біфункціональних з'єднань, а також шляхом приєднання до розчинного полімеру.
Класифікація носіїв для ферментів
Для отримання іммобілізованих ферментів використовується обмежене число як органічних, так і неорганічних носіїв. До носіїв пред'являються наступні вимоги (Дж.Порат, 1974):
В· висока хімічна та біологічна стійкість;
В· висока хімічна міцність;
В· достатня проникність для ферменту і субстратів, пористість, велика питома поверхню;
В· можливість отримання у вигляді зручних в технологічному відношенні форм (гранул, мембран);
В· легка активація;
В· висока гідрофільність;
В· невисока вартість.
Класифікація носіїв схематично представлена ​​на малюнку 1
Рис1 Класифікація носіїв для іммобілізованих ферментів
Слід зазначити, що органічні носії (як низько-, так і високомолекулярні) можуть бути природного або синтетичного походження. Природні полімерні органічні носії ділять відповідно до їх біохімічної класифікацією на 3 групи: полісахаридні, білкові і ліпідні.
Синтетичні полімери також можна розділити на групи у зв'язку з хімічною будовою основного ланцюга макромолекул: поліметиленового, поліамідні, поліефірні.
Для іммобілізації ферментів найбільш широко використовуються природні полісахариди і синтетичні носії поліметільного типу, решта застосовуються значно рідше. Велике значення природних полімерів в якості носіїв для іммобілізації пояснюється їх доступністю і наявністю реакційно-здатних функціональних груп, легко вступаючих в хімічні реакції. Характерною особливістю цієї групи носіїв також є їх висока гідрофільність. Нестача природних полімерів - нестійкість до впливу мікроорганізмів і досить висока вартість.
Найбільш часто для іммобілізації використовуються такі полісахариди, як целюлоза, декстран, агарози та їх похідні. Целюлоза гідрофільні, має багато гідроксильних груп, що дозволяє модифікувати її, заміщаючи ці групи. Для збільшення механічної міцності целюлозу гранулюють шляхом часткового гідролізу, в результаті якого руйнуються аморфні ділянки. На їх місце для збереження пористості між кристалічними ділянками вводять хімічні зшивки. Гранульовану целюлозу досить легко перетворити в різні іонообмінні похідні, такі як ДЕАЕ-целюлоза, КМЦ і т.д.
Широко поширені носії на основі декстрану, що випускаються під назвою "сефадексе". При висушуванні вони легко стискуються, у водному розчині сильно набухають. У цих носіях розмір пор в гелі регулюється ступенем сшітості. До групи декстранів відносять і крохмаль. Хімічно модифікований крохмаль зшивається агентами, такими як формальдегід. Таким способом було отримано губчастий крохмаль, володіє підвищеною стійкістю по відношенню до ферментів, гідролізу. Водорозчинні препарати на основі декстрану часто застосовуються як носії лікарських засобів в медицині.
Хорошим носієм вважається агар. Його властивості поліпшуються після хімічної зшивки, наприклад, діепоксіднимі сполуками. Такий агар стає стійким до нагрівання, міцний, легко модифікується.
Білки в якості носіїв володіють рядом достоїнств: місткі, здатні до біодеградації, можуть застосовуватися в якості тонкої (товщиною 80 мкм) мембрани. Іммобілізацію ферментів на білкових носіях можна проводити як в відсутність, так і в присутності зшиваючих агентів. Білки використовуються і в фундаментальних біологічних дослідженнях, і в медицині. До недоліків білків в якості носіїв відносять їх високу імуногенність (за винятком колагену і фібрину). Найбільш для іммобілізації використовуються структурні (кератин, фібрин, колаген), рухові (міозин) і транспортні (альбумін) білки.
Синтетичні полімерні носії застосовуються для ковалентного і сорбційної іммобілізації ферментів, для отримання гелів, мікрокапсул. Полімери на основі стиролу застосовуються сорбційної іммобілізації. Вони можуть мати макропористого, ізопорістую структуру, а також гетеропорістую структуру. Для отримання полімерних гідрофільних носіїв широко використовується акриламід - похідне акрилової кислоти.
Широке поширення отримав метод включення ферментів і клітин в поліакріламідний гель, що має жорстку просторову сітчасту структуру. Поліакріламідний гель стійкий до хімічних впливів. Дуже цікаву групу представляють поліамідні носії. Це групи різних гетероцепних полімерів з повторюється амідній групою-С (О)-NH-. Наприклад, полімери на основі N-вінілпіролідону використовуються для отримання іммобілізованих ферментів, здатних повільно розпадатися в організмі. Крім того, вони біологічно інертні, що особливо важливо при використанні в медичних цілях. Істотним недоліком більшості полімерних носіїв є їх здатність накопичуватися в організмі. У цьому відношенні перевага віддається природним полімерам, які гідролізуються ферментами. Тому до складу лікарських препаратів часто входить декстран, а з синтетичних носіїв - полімери на основі N-вінілпіролідону. В даний час ведуться експерименти по с...
