Иммобилизованные ферменты - Березин И.В.
Скачать (прямая ссылка):
перед иммобилизацией фермента:
s~\ . . NHjNH, N*NO,/Ha
(Н)-CONHj -----"- (Н)-CONHNHj --------(н)-CON3
В последнее время азидный метод применяется редко из-за одновременного
протекания ряда побочных реакций, приводящих к образованию неактивных
амидных и карбамидных групп на носителе.
Широкое распространение получил метод ацилирования в присутствии
карбодиимидов. В качестве карбоксилсодержащих полимеров могут быть
использованы производные полисахаридов, различные полимеры на основе
акриловой кислоты, сополимеры N-винилпирролидона и ненасыщенных кислот и
др.:
N-R NH-R
(н)-соон+1 -- (н)-СООС
II II
N-R й-r
И наконец, весьма эффективным методом активации носителей, содержащих
карбоксильные группы, является ацилирова-ние, в присутствии реактива
Вудворда (Ы-этил-5-фенилоксазо-лий-З'-сульфоната):
so3 !
СН-CONH-С,Н,
32
(н>-СООН + ]-----О -*- (r)~Кс
L с2н5 о
л
Этот процесс характеризуется такими положительными качествами, как
быстрота, мягкие условия протекания и, что очень важно, возможностью
легко контролировать количество введенных активированных групп.
Модификация амидных групп (на примере полиакриламида). Как правило,
первая стадия активации полимера, содержащего амидную группу, - это
проведение реакции переамидирования:
I
Н2С
I jH2N- (СНа) 2-NHjg Н2С
I ^-NH2 21
НС-СГ I чМН-(CH2) 2-nh2
Образовавшаяся функциональная группа требует дополнительного
активирования. Оно может быть проведено различными путями. Один из них -
формирование стабильного диокси-производного с последующим окислением до
альдегида непосредственно перед взаимодействием с ферментом:
" I. сн,-сн-с' _
jP 1 I н
/~\ 'У он ОН УГ\ 'У
(н)-с' "- (и)-с --
Ч' Ч \ г. NaBH.
\ын-CCHj)j-NHj г- N,BH4 4NH-(CH2)j-NHCHjCH-CHjOH
JD OH
. _____ >>
4NH-(CHj)j-nhch2cT
H
Другой путь последующей активации полиакриламида - это введение
диазогруппы:
(н)-CONH(СН2 )в1-nh2 w,C0C,h,~N01 - (н)-сош(сн2)6-nhco-с6щ-no2-^U-
NaNO,/HCl
-(Н)-СОШ(СН2)б-1NHCO-<с6н4-nh2--------->
- (н)-CONH(CH2)6-NHCO-С6Н4-N=NCI
Модификация бензольного ядра (иа примере полистирола).
Наиболее распространенными из реакций модификации поли-стирольных матриц
являются хлорметилирование и нитрование. Хлорметилирование может быть
проведено различными способами, например под действием
монохлордиметилового эфира в присутствии SnCl4:
I
н2с
cicHjOCH, не-СН2С1 SnCU I \ /
I
Хлорметильное производное может быть промодифицировано дальше избытком
амина по отношению к хлорметильным группам (для предотвращения сшивания
поли стирольных цепей):
зз
I I
H2C H2C
HC-^V-CH2C) -ЙГГ5- НС-^^-CHjNHR
(R =-(CH2)2NH2; - (CH2)2NH(CH2)2NH2)
Схема процесса нитрования с последующим восстановлением нитрогруппы может
быть представлена так:
Н2С Н2С Н2С
ис-о "lot Hf-o~NQ,N-^ h(H3/nhs~
#' -
I '
H2C
ЙсТ^ НС-^^-N=N(C1)
Кроме этих, наиболее известных способов модификации бензольного ядра
полимера используют также методы, основанные на введении альдегидных и
карбоксильных групп:
§ 4. Бмодеградацмя полимерных носителей
Проблема биодеградации полимерных носителей приобретает серьезное
значение в связи с применением иммобилизованных ферментов в медицине.
Полимеры, имеющие высокую молекулярную массу, могут накапливаться в
организме, поэтому возникает необходимость создания таких синтетических
полимеров (или выбора природных), которые будут расщепляться с
образованием нетоксичных продуктов обмена. В этом отношении предпочтение
отдается природным полимерам, которые гидролизуются в организме
ферментами. Так, например, в качестве носителя лекарственных препаратов
наиболее широко применяют декстран - нетоксичный, с малой
иммуногенностью, способный к биодеструкции полисахарид. В свою очередь
отметим, что химическая модификация природных полимеров может существенно
снизить скорость их деструкции.
34
Среди синтетических полимерных материалов наибольшее применение в
качестве носителей лекарственных препаратов имеют полимеры на основе N-
вииилпирролидона! Проводятся также попытки целенаправленного синтеза
биодеградируемых полимеров, в частности полиуретанов, содержащих в
основной цепи дипептидные фрагменты; поливинилпирролидоиа со звеньями
эфиров щавелевой кислоты и др.
Дополнительными факторами, играющими существенную роль в длительности
действия препаратов и в снижении их токсичности, являются молекулярная
масса и степень неоднородности полимера. Так, молекулярная масса полимера
не должна быть слишком высокой. Например, установлено, что материалы на
основе поли-Ы-винилпирролидона, имеющие молекулярную массу более 20000,
не способны выводиться из организма. Важную роль здесь играет и
молекулярно-массовое распределение; повышение неоднородности по
молекулярной массе приводит к увеличению токсичности материала.
ОРГАНИЧЕСКИЕ НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНЫЕ НОСИТЕЛИ § 5. Природные носители (липиды)
Вопросы белок-липидных взаимодействий давно привлекают внимание
исследователей, так как in vivo большинство ферментативных реакций
