Иммобилизованные ферменты - Березин И.В.
Скачать (прямая ссылка):
В последние годы стали применяться также носители, имеющие макросетчатую,
изопористую и гетеропористую структуры. Макросетчатые полистиролы подобны
стеклам, они имеют стабильную структуру пор, не набухают в воде,
отличаются повышенной механической прочностью. Получают их эмульсионной
сополимеризацией стирола с дивинилбензолом в присутствии осадителя.
Изопористый макросетчатый полистирол не обладает пористостью в сухом
виде, образуется он при сшивании стирола в дихлорэтане, содержащем л-
ксилилендихлорид.
Под действием монохлордиметилового эфира и порообразо-вателя можно
получить гетеропористын полистирол с диаметром пор ~ 1 мкм. Применение
гетероиористых носителей обеспечивает для различных по размерам ферментов
сохранение высокой
с6н5
19
остаточной активности, по-видимому, за счет структурного соответствия
молекулы белка и матрицы.
Немодифицированные полистирольные носители гидрофобны. Присоединением
ионогенных групп в параположение бензольных радикалов можно придать ему
некоторую гидрофильность, хотя, в целом, сохраняется склонность полимера
к гидрофобным взаимодействиям. Это свойство может оказаться полезным при
хроматографии гидрофобных белков мембран.
Широкие возможности для разработки новых видов носителей открывает
введение реакционноспособных ангидридных групп в состав синтетических
полимеров. В этой связи отметим новый тип носителя, полученного
сополимеризацией эквимолярных количеств стирола и малеииового ангидрида:
Как правило, используют сополимер, сшитый гексаметилендиа-мином. В
присутствии избыточного количества диметилендиамина получают носитель,
содержащий аминогруппы:
Такие носители обладают довольно высокой вместимостью по отношению к
белкам, могут применяться как для нековалентной, так и ковалентной
иммобилизации ферментов:
Другие способы активации носителей, в том числе модификация бензольного
ядра матрицы, будут рассмотрены ниже.
Полимеры на основе производных акриловой кислоты. Одним из многочисленных
производных акриловой кислоты, широко применяющихся для получения
полимерных гидрофильных носителей, является акриламид. Широкое
распространение получил метод включения ферментов и клеток в
полиакриламидный гель (ПААГ), получающийся при сополимеризации акриламида
со сшивающим агентом N, N'-метилен-бис-акриламидом (МБАА).
с"н5
~СН-СН,-СН-сн~
С6н5
(СНа)6(СНа)а
NH NH
о=с с,=о
~нс-сна-СН СН ~
г
с*н5
20
Нити линейного полимера акриламида, сшитые МБАА, образуют
пространственную сетку геля, относительно жесткую, стойкую к химическим
воздействиям. Процентное содержание полимера определяет пористость и
жесткость геля.
ПААГ выпускается рядом фирм, например, "Bio-Rad Labs" (США) производит
ПААГ и его производные под названием "биогели" типа Р, "Koch-Light"
(Англия) - "энзакрилы", "Reanal" (ВНР) - "акрилексы". Ниже приведены
функциональные производные на основе энзакрила:
Функциональная группа Название
-CONH-^-NH2 Энзакрнл АА
-CONHNH2 --CONm Энзакрил АН
-СОЫНСН(ОСНз>2 Энзакрилполиацеталь (сополимер N-акри-
лонламиноацетальдегндднметнлацеталя н МБАА)
-CONHCH2SH Энзакрилполитиол (сополимер акрнлами-
да и акрилоилцистеина)
-CONH----------=0 Энзакрилполитиолактон
I I
' f
Фирмы "LKB" (Швеция) и "IBF" (Франция) выпускают также носители
смешанного типа на основе ПААГ и агарозы под названием "ультрогели" типа
АсА. Они представляют собой жесткую матрицу, создаваемую агарозой, с
контролируемой пористостью, обеспечиваемой ПААГ. Носители выпускаются в
виде водной суспензии сферических гранул, применяются для синтеза
аффинных сорбентов и нековалентной иммобилизации ферментов.
Для целей ковалентной иммобилизации ферментов полиакриламидный носитель
активируют одним из способов: либо в готовый полимер вводят
функциональные группы методом химической модификации, либо полимеризуют
соответствующее функциональное производное мономера.
В качестве примера приведем реакцию сополимеризации акриламида и "-
нитрофенилакрилата:
СН2|=СН
CONHj
Способ полимеризации соединений, содержащих реакционноспособные группы,
более удобен, так как позволяет избежать нежелательного изменения свойств
(набухаемости, проницаемости) геля, возможного при модификации готового
полимера.
В настоящее время создано большое число носителей на основе сополимеров
акриламида с различными функциональными
21
Таблица 4. Мономеры, применяемые для получения сополимеров акриламида
Мономеры
Активирующий
агент
Функциональная группа активированного носителя
2-Оксиэтнл метакрилат
СН*
С
Х)С
1СН2-сн2
СНз
он
Акриловая кислота
СНг=СН-СГ
Х)Н
Метакриловая кислота
СНг=С-СГ
I Х)Н СНз
л-Аминофенилакриламид
сн2=сн-с^°
4NH-
BrCN
R'-N=C= =N-R"
hno2
-nh2
N-Акрилоксисукцинимид CH2=CH-XC-CH2
О^С-СНз
Глицидилакрилат или метакрилат
сн^сн-/°\
ND-СНг-С Н-СН2 Малеиновый ангидрид
уэ не-of >о
1-Акрилоиламино-2- (4-ннтробен-
11 /С
нсЧ
-0\ -О'
=NH
/NH-R' -COO-с/
Xn H-R" +
зоиламино)этаи
1. Na2S204, KOH
2. HNO,
СНг=СН-
O
