DD141977A3 - Verfahren zur herstellung wasserunloeslicher enzym-polystyrol-komplexe - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung beinhaltet ein Verfahren zur Herstellung wasserunlöslicher Enzym-Polystyrol-Komplexe, die sich . für den Einsatz in der chemischen, pharmazeutischen und Lebensmittelindustrie sowie in der Medizin eignen. Mit dem Verfahren werden in ökonomischer Weise wasserunlösliche Enzym-Polystyrol-Komplexe durch geeignete Funktionalisierung synthetischer Polystyrole und anschließender Umsetzung mit Enzymen gewonnen. Die Herstellung der genannten Komplexe erfolgt durch Kopplung chlormethylierter Polystyrole mit Aminen, vorzugsweise mit Di- oder Polyaminen oder Aminen, die SH- oder OH-Gruppen enthalten, in Suiastanz oder in Lösung bei Temperaturen zwischen 0 und 150 °C und anschließender Umsetzung mit Enzymen in - wäßriger Lösung bei pH-Werten zwischen 3,5 bis 8, bei Temperaturen von 0 °C bis zur Stabilitätsgrenze der Enzyme und bei. einer Reaktionsdauer von weniger als einer Stunde bis zu 24 h.

Description

187206 -ι-

b) Anwendungsgebiet der Erfindung

Die wasserunlöslichen Enzym-Polystyrol-Komplexe eignen sich, für den Einsatz in der chemischen, pharmazeutischen und Lebensmittelindustrie sowie in der Medizin.

c) Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die Bindung von Substanzen an unlösliche polymere Verbindungen hat in den letzten Jahren eine große Bedeutung erlangt. Vorteilhaft ist besonders die Herstellung unlöslicher Enzympräparate, weil diese Verbindungen in einfacher Weise aus einem Reaktionsgemisch entfernt und mehrfach wiederverwendet werden können. Ihre Anwendung kann daher in der medizinischen Diagnostik und Therapie, in bestimmten Bereichen der chemischen und pharmazeutischen Industrie und in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie technologische Vorteile bewirken und zu Kosteneinsparungen führen· Als Trägermaterialien wurden bisher hauptsächtlich Polymere auf natürlicher Basis (z* B* Cellulosederivate und Proteine), synthetische organi-

sehe Polymere (ζ. B# Polyacrylsäurederivate, Maleinsäurean» hydrid-Cö polymere)" und anorganische Träger (z, B, poröses Glas, Metalloxide) verwendet (G. MAHECKE; Chimia 28 (9), 467 /T9747, G. P, ROYER, J, P. AWDREWS, R. UY; Enzyme Techno1. Dig, YoI I /Sarch.7, 99-138 /T9727, M. HELBOECK, D. .JAWOREK; Chimia 29 (-3), 109 ^9757). ...

Cellulosederivate und Proteine lassen sich nur in beschränktem Maße verwenden, v/eil sie mikrobiell leicht angreifbar sind und außerdem in gepackten Reaktoren schlechte Flußeigenechaften besitzen· Oft wird auch die Anwendung trägerfixierter Enzyme durch die hohen Kosten bei der Herstellung und .Punktionalisierung von Trägermaterialien limitiert.

Als Trägermaterial zur Enzymbindung wurde auch mehrfach Polystyrol verwendet (H. FILIPPUSSON, W· JE/ HORlTBY; Biochem. J. ,120, 215 (1970) , W. E. HORNBY, H· FILIPPUSSON; PEBS Letters j£, 8 /T9707)· Zu diesem Zweck wird das Polystyrol meistens nitriert, die Nitrogruppen zu Aminogruppen reduziert und •dann zur weiteren Punktionalisierung entweder diazotiert oder ζ« B. mit Chlortriazinderivaten, Glutaraldehyd und Suceinanhydrid umgesetzt* Die Einführung der funktioneilen Gruppen ist relativ aufwendung und die Plystyrole besitzen oftmals einen stark hydrophoben Charakter, der einen ungünstigen Einfluß auf die Eigenschaften der Enzymharze (vgl. G, Baum, Biotechn· Bioeng, /17 (2), 253, 1975 und USP 3.860 486)ausübt_e'

d) Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, in einfacher, ökonomischer Weise unlösliche und stabile Protein-Träger-Komplexe darzustellen»

e) Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, synthetische Polymere auf Styrolbasis in geeigneter Weise zu funktionalisieren und anschließend mit einem Enzym zu einem stabilen Komplex zu vereinigen*

Erfindungsgemäß wird das dadurch, erreicht, daß chlormethylierte Polystyrole mit Di- oder Polyaminen oder Aminen, die noch. andere funktioneile Gruppen, wie z· B. SH oder OH enthalten, umgesetzt und an die erhaltenen Produkte ohne zusätzliche Komponenten Enzyme gekuppelt werden, ,

Die Enzym-Polystyrol-Komplexe eignen sich, sehr gut für einen Einsatz in gepackten Reaktoren, da ihre Korngrößen'in weiten Bereichen variierbar sind und somit nicht limitierend auf die Durchflußgeschwindigkeit eines Reaktors wirken· Bei einer Anwendung im Batch-Prozeß kann das 'Enzymharz durch Filtration schnell und einfach abgetrennt und anschließend erneut eingesetzt Yiferden, ohne daß dabei ein signifikanter Aktivitätsverlust eintritt»

f) Ausführungsbeispiel

Nachfolgend wird die Darstellung der Enzym-Polystyrol-Komplexe an einem Beispiel beschrieben:

5 g chlormothyliertes Polystyrol (8,5 % Cl) wurden in Dioxan mit 5 ml Tetraäthylenpentamin 12 St schließend gewaschen und getrocknet

mit 5 ml Tetraäthylenpentamin 12 Stunden bei 70⁰O gerührt, an100 mg des aminierten Polystyrols werden 1 Stunde bei Raumtempe? ratur mit 4 ml Glucoamylaselösung (Acetatpuffer pH 4,5) gerührt und 2 Stunden mit Acetatpuffer pH 4_S5 gewaschen.

Eingesetzte Aktivität: · 50 U

Ausgewäscheue Aktivität: 12 U spezifische Aktivität: > 0,15 U/mg Polymeres

relative Aktivität: 39 %_f

Claims (3)

1· Verfahren zur Herstellung wasserunlöslicher Enzym-Polystyrol-Komplexe, dadurch, gekennzeichnet, daß chlormethylierte Polystyrole mit Aminen, vorzugsweise mit Di- oder Polyaminen oder Aminen, die SH- oder OH-Gruppen enthalten, umgesetzt und mit Enzymen gekoppelt werden»

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Patentansprüche ·

2_# Verfahren nach. Anspruch. 1, dadurch, gekennzeichnet, daß die Umsetzung von chlormethylierten Polystyrolen mit Aminen in Substanz oder in Lösung bei Temperaturen zwischen 0 und 150C durchgeführt wird·

3· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, daß die Kopplung der Enzyme an die Träger in wässriger Lösung bei pH-Werten zwischen 3,5 bis 8, bei Temperaturen von O⁰C bis sur Stabilitätsgrenze der Enzyme und bei einer Reaktionsdauer von weniger als einer Stunde bis zu 24 Stunden erfolgt«