JPS6371176A - immobilized enzyme - Google Patents
immobilized enzymeInfo
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- JPS6371176A JPS6371176A JP21594886A JP21594886A JPS6371176A JP S6371176 A JPS6371176 A JP S6371176A JP 21594886 A JP21594886 A JP 21594886A JP 21594886 A JP21594886 A JP 21594886A JP S6371176 A JPS6371176 A JP S6371176A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、特定の重合体、特定の有機化合物及び酵素よ
りなる新規な固定化酵素に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to a novel immobilized enzyme comprising a specific polymer, a specific organic compound, and an enzyme.
(従来技術及び発明が解決しようとする問題点)酵素は
タンパク質よりなる生体内触媒であって、常温常圧とい
う温和な条件下に効率よく反応を進行させ、かつ作用の
特異性が非常に高いという特徴をもつ。従来、このよう
なg素の作用を工業的に利用するために酵素な担体に固
定した、所謂固定化酵素が種々提供されてきた。(Prior art and problems to be solved by the invention) Enzymes are in-vivo catalysts made of proteins that allow reactions to proceed efficiently under mild conditions of room temperature and normal pressure, and have extremely high specificity of action. It has the following characteristics. Hitherto, various so-called immobilized enzymes immobilized on enzyme carriers have been provided in order to industrially utilize the action of g element.
かかる固定化酵素の用途のうち、バイオセンサーとして
の用途においては、該センサーの応答速度の高速化ある
いは小屋化を図るため、固定化酵素の薄膜化が要求され
るようになってきた。Among the uses of such immobilized enzymes, in applications as biosensors, it has become necessary to make the immobilized enzyme thinner in order to increase the response speed of the sensor or to make it thinner.
一方、固定化酵素は担体結合法、架橋法及び包括法によ
って得られる3種に大別されるが、上記したu膜化の如
き微細な成形加工を必要とする用途において次のような
問題を有している。すなわち、担体結合法は予め担体を
成形するために微細な成形加工は可能であるが、酵素の
固定化が困難であったり、酵素の結合力が弱いという問
題を有する。また、架橋法及び包括法は、酵素の結合力
が強く、酵素活性の高いものも得られるが、架橋あるい
は包括を成形と同時に行うため微細な成形が困難である
という問題を有する。On the other hand, immobilized enzymes are roughly divided into three types obtained by carrier binding method, crosslinking method, and entrapment method, but in applications that require fine molding such as the above-mentioned U film formation, the following problems arise. have. That is, in the carrier binding method, fine molding is possible because the carrier is molded in advance, but there are problems in that it is difficult to immobilize the enzyme and the binding force of the enzyme is weak. In addition, the crosslinking method and entrapment method have a strong enzyme binding force and can produce products with high enzyme activity, but they have the problem that fine molding is difficult because crosslinking or entrapment is performed at the same time as molding.
(問題点を解決するための手段)
本発明者等は、上記問題を解決すべく研究を重ねた。そ
の結果、特定の重合体、特定の有機化合物及び酵素より
なる固定化酵素が、酵素を固定化した状態で優れた成形
加工性を有し、しかも、成形後においても優れた活性を
有することを見出し、本発明を完成させるに至った。(Means for Solving the Problems) The present inventors have conducted repeated research in order to solve the above problems. As a result, it was found that an immobilized enzyme made of a specific polymer, a specific organic compound, and an enzyme has excellent moldability in the state in which the enzyme is immobilized, and also has excellent activity even after molding. This discovery led to the completion of the present invention.
すなわち、本発明は
+1)イオン性基を有する重合体(以下、イオン性重合
体と略記する)
(2)(イ)2本または3本の直鎖疎水基、または剛直
性部分を連鎖中に含む1本の直鎖疎水基
を有し、かつ
(ロ)イオン性基
を有する有機化合物(以下、直鎖有機化合物と略記する
)
(3)酵素
よりなる固定化酵素である。That is, the present invention provides +1) a polymer having an ionic group (hereinafter abbreviated as an ionic polymer); (2) (a) a polymer having two or three linear hydrophobic groups or a rigid portion in the chain; (3) An immobilized enzyme consisting of an organic compound (hereinafter abbreviated as a linear organic compound) having one linear hydrophobic group and (ii) an ionic group.
本発明において、イオン性基とは酸性基または塩基性基
の総称として定義される。ここで酸性または塩基性とは
、ブレンステッド酸またはブレンステッド塩基を意味し
、酸性基としては一般にスルホン基、カルボキシル基。In the present invention, an ionic group is defined as a general term for an acidic group or a basic group. Here, acidic or basic means Brønsted acid or Brønsted base, and the acidic group generally includes a sulfone group or a carboxyl group.
リン酸基、フェノール性水酸基、及びこれらが塩となっ
たもの、塩基性基としては一般に7ミノ基、置換7ミノ
基、第四アンモニウム基、及びこれらが塩となったもの
が好適に使用される。また、本発明でいう直鎖疎水基と
は、完全に直鎖状のものの他に、炭素数2個までの分枝
を有する分校状のものをも含んだ意味で使用される。か
かる直鎖疎水基としては、炭素数4〜30の直鎖アルキ
ル基またはそのハpゲン置換体が代表的である。Phosphoric acid groups, phenolic hydroxyl groups, and their salts; as basic groups, generally, 7-mino groups, substituted 7-mino groups, quaternary ammonium groups, and salts of these are preferably used. Ru. Furthermore, the term "linear hydrophobic group" as used in the present invention is used to include not only completely linear groups but also branched groups having up to 2 carbon atoms. Such a straight chain hydrophobic group is typically a straight chain alkyl group having 4 to 30 carbon atoms or a hapgen-substituted product thereof.
更に、本発明において、剛直性部分とは、次の■、■及
び■に示す基をいう。Furthermore, in the present invention, the rigid moiety refers to groups shown in the following (1), (2), and (2).
■直結あるいは、炭素−炭素多重結合、炭素−窒素多重
結合、窒素−窒素多重結合、エステル結合、7ミド結合
等を介して連結された少なくとも2個の芳香環で構成さ
れる2価の基
このような基を具体的に示せば、例えば、o
O等の2f5の基が挙げら
れる。■A divalent group consisting of at least two aromatic rings connected directly or through a carbon-carbon multiple bond, carbon-nitrogen multiple bond, nitrogen-nitrogen multiple bond, ester bond, 7-mid bond, etc. If such a group is specifically shown, for example, o
Examples include 2f5 groups such as O and the like.
02個の芳香環の結合が複数であるか、複数原子間の単
結合であって、その回転がエネルギー的に束縛を受けて
いる2価の基
このような基を具体的に示せば、例えば、CM。0 A divalent group in which the number of bonds between two aromatic rings is multiple or a single bond between multiple atoms, and the rotation of which is energetically constrained. Specific examples of such groups include, for example: , CM.
等の2価の基が挙げられる。Examples include divalent groups such as.
■芳香環が綜合環を形成しているもので、この縮合環が
多分子間で積層した場合に、その回転が互いに立体的に
束縛を受けている2価の基
このような基を具体的に例示すると、
等の6価の基が挙げられる。■ A divalent group in which the aromatic rings form a fused ring, and when this fused ring is stacked between multiple molecules, the rotation is sterically constrained to each other. Examples include hexavalent groups such as the following.
本発明の固定化酵素の構成要件の1つはイオン性重合体
である。かかるイオン性重合体は、前記したイオン性基
を有する公知のものが特に制限なく使用されろ。そのう
ち、得られる固定化酵素の強度及び安定性を勘案すれば
、一般には分子量がs、ooo以上のものを用いろこと
が望ましい。また、該重合体に含まれるイオン性基の量
はその種類、後記する直鎖有機化合物等によって異なり
一概に限定できないが、一般にはo、 1maq /
79以上、好ましくは、0 meq / 9以上のもの
が望ましい。One of the constituent elements of the immobilized enzyme of the present invention is an ionic polymer. As such ionic polymers, known ones having the above-mentioned ionic groups may be used without particular limitation. Among them, in consideration of the strength and stability of the resulting immobilized enzyme, it is generally desirable to use one with a molecular weight of s, ooo or more. In addition, the amount of ionic groups contained in the polymer varies depending on the type thereof, the linear organic compound described later, etc., and cannot be absolutely limited, but it is generally o, 1 maq /
79 or more, preferably 0 meq/9 or more is desirable.
本発明において一般に好適に使用されるイオン性重合体
を一般式で例示すれば次のとおりである。The general formula of the ionic polymer generally suitably used in the present invention is as follows.
■カルボキシル基を有する重合体
ま
ただし、Rは水素原子、フルキル基またはカルボキシメ
チル基であり、Xは一〇H,−基。(2) Polymers having carboxyl groups, where R is a hydrogen atom, a furkyl group or a carboxymethyl group, and X is a 10H,- group.
R’ 0
ルキル基または7リール基)であり、Mは水素原子、金
属原子または低級アンモニウムである。Cは0〜2の整
数であり、a、bはOまたは1である。ここで、aが0
0ときはb = 1 、 c = Q 、 Rは水素原
子であり、aが1のときはb=o 、c−0〜2 、R
は水素原子、アルキル基またはカルボキシメチル基であ
る。R' 0 alkyl group or 7-aryl group), and M is a hydrogen atom, a metal atom or a lower ammonium. C is an integer of 0 to 2, and a and b are O or 1. Here, a is 0
When 0, b = 1, c = Q, R is a hydrogen atom, and when a is 1, b = o, c-0~2, R
is a hydrogen atom, an alkyl group or a carboxymethyl group.
■スルホン酸基を有する重合体
”−”Hl (1:1人
d
So、M
ただし、Raは水素原子またはアルキル基でOCI(8
一〇−または (−CH,+。 (ただし、eは正の整
数)であり、Mは水素原子、金属原子または低級アンモ
ニウムであり、dは0または1である。■Polymer with sulfonic acid group "-"Hl (1:1 d So, M However, Ra is a hydrogen atom or an alkyl group, OCI (8 10- or (-CH, +. However, e is a positive ), M is a hydrogen atom, a metal atom or a lower ammonium, and d is 0 or 1.
■リン酸基を有する重合体
R″
P(OM)B
ただし、R■ は水素原子またはフルキル基テアリ、Z
i! −C−0+CHa+gO(ただしIは正の整数
)であり、Mは水素原子、金屑原子または低級アンモニ
ウムであり、fはOまたは1である。■Polymer R″P(OM)B having a phosphoric acid group, where R■ is a hydrogen atom or a furkyl group, Z
i! -C-0+CHa+gO (where I is a positive integer), M is a hydrogen atom, a gold scrap atom, or lower ammonium, and f is O or 1.
■アンモニウム塩基を有する重合体
R″
(ただし、R1)+は水素原子またはフルキル基であり
、2は−0−または−NH−基でありYは炭素数1〜1
2のメチレン鎖で特に炭素数1〜8が好適であり、゛ハ
ロゲン置換あるいは水酸基置換のメチレン鎖も好適であ
り% RIR、Rは同種または異種の炭素数1〜4のフ
ルキル基、またはそのハロゲン原子及び/または水酸基
による置換体であり、Xはハロゲン、水酸、硝酸、過塩
素酸、チオシアン酸。■Polymer R'' having ammonium base (However, R1) + is a hydrogen atom or a furkyl group, 2 is -0- or -NH- group, and Y has 1 to 1 carbon atoms.
2, methylene chains having 1 to 8 carbon atoms are particularly preferred, and halogen-substituted or hydroxyl-substituted methylene chains are also preferred. It is a substituted product by an atom and/or a hydroxyl group, and X is a halogen, hydroxy acid, nitric acid, perchloric acid, or thiocyanic acid.
酢醗の7ニオンである。)
上記一般式(1) 、 (I[) 、 (■)及び(f
f)中、R、R’、 R”、 R”、及びR開で示され
るフルキル基としては、その炭素数に限定されず、いか
なるものでも使用できるが、一般には炭素数が1〜4の
ものが好適である。また、上記一般式(1)及び〔I〕
中、C及びIは正の整数であればよいが、就中、原料の
人手の容易さから1〜4の整数であることが好ましい。It is 7 onions of vinegar. ) The above general formula (1), (I[), (■) and (f
In f), the furkyl group represented by R, R', R'', R'', and R open is not limited to the number of carbon atoms, and any group can be used, but in general, a group having 1 to 4 carbon atoms can be used. Preferably. In addition, the above general formula (1) and [I]
In the above, C and I may be positive integers, but are preferably integers from 1 to 4 from the viewpoint of ease of handling raw materials.
本発明におlするイオン性基を有する重合体としては、
前記した重合体の他に、イオン性基を有する天然高分子
も好適に使用される。As the polymer having an ionic group according to the present invention,
In addition to the above-mentioned polymers, natural polymers having ionic groups are also preferably used.
一般に本発明において好適に使用されるイオン性基を有
する天然高分子を例示すると、アルギン酸、アルギン酸
ナトリウム、カルボキシメチルセルロース、ヘパリン、
コンFEイチン硫酸及びこれらの誘導体等が挙げられる
。Examples of natural polymers having ionic groups that are generally preferably used in the present invention include alginic acid, sodium alginate, carboxymethyl cellulose, heparin,
Examples include ConFE itin sulfate and derivatives thereof.
また本発明において、直鎖有機化合物は2本または3本
の直鎖疎水基または剛直性部分を連鎖中に含む1本の直
鎖疎水基を有しかっイオン性基を有するものであれば公
知のものが特に限定されず用いうる。一般に好適に使用
される代表的なものを例示すれば以下の一般式に示すも
のがある。In addition, in the present invention, the linear organic compound has two or three linear hydrophobic groups or one linear hydrophobic group containing a rigid part in the chain, and any known ionic group can be used. It can be used without particular limitation. Typical examples that are generally suitably used include those shown in the following general formula.
(ただし、R、Rは同種または異種の炭素数6〜30の
直鎖フルキル基またはそのハロゲン置換体であり、R、
Rは同種または異種の炭素数1〜4のアルキル基、また
はそのハロゲン原子及び/または水駿基による置換体で
あり、Xはハロゲン原子またはOH原子団である。)
(ただし、R、R、X は上記と同じでありであり、
jはOまたは1であり、kは正の整数である。)であり
、h、lは正の整数である。R、R、Rは上記のR及び
Rの説
明と同じである。)
+1
(ただし、R、R、R、R、R、A及びXは上記と同じ
であり、tは1または2、mはOまたは1である。)
(ただし、R1、RN 、 R8、R4、Hli及びX
は上記と同じであり、nは正の整数である。)R’−D
−E−N”−R’ XeCE)S
(ただし、R、R、R及びXは上記と同じであり、R6
は炭素数4〜30のフルキル基。(However, R and R are the same or different straight chain fulkyl groups having 6 to 30 carbon atoms or halogen-substituted products thereof, and R,
R is the same or different alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, or a substituent thereof with a halogen atom and/or a hydrogen group, and X is a halogen atom or an OH atomic group. ) (However, R, R, and X are the same as above,
j is O or 1, and k is a positive integer. ), and h and l are positive integers. R, R, and R are the same as the description of R and R above. ) +1 (However, R, R, R, R, R, A and X are the same as above, t is 1 or 2, m is O or 1.) (However, R1, RN, R8, R4 , Hli and X
is the same as above, and n is a positive integer. )R'-D
-E-N''-R' XeCE)S (However, R, R, R and X are the same as above, and R6
is a furkyl group having 4 to 30 carbon atoms.
フルキルオキシ基、若しくはフルキルオキシカルボニル
基またはこれらのノーロゲン置換体(ただし、Fは−N
=CH−、−N=N−。A fulkyloxy group, a fulkyloxycarbonyl group, or a norogen-substituted product thereof (F is -N
=CH-, -N=N-.
Q 0−C−。Q 0-C-.
H8 −NHCH,−、−CH=CHC−。H8 -NHCH,-, -CH=CHC-.
Eは 4CH,+9 または−〇−(CHfi+、
である。(ただし、q、rは正の整数である。))上
記一般式(B) 、 CD)及び(E)中、k、n。E is 4CH, +9 or -〇-(CHfi+,
It is. (However, q and r are positive integers.) In the above general formulas (B), CD) and (E), k and n.
q及びrは正の整数であればよいが、一般には原料の人
手の容易さから1〜16であることが好ましい。また、
上記一般式CB)中、h及びIは、正の整数を何ら制限
なく取り得るが、一般には原料の人手の容易さから1〜
4であることが好ましい。Although q and r may be positive integers, they are generally preferably 1 to 16 from the viewpoint of ease of handling raw materials. Also,
In the above general formula CB), h and I can be positive integers without any restriction, but generally from 1 to 1 due to the ease of handling the raw materials.
It is preferable that it is 4.
(ただし、R、Rは有機化合物(A)〜(D)での説明
と同じで、Mは特に限定されず一般に有機、無機の陽イ
オンとなる原子または原子団であり、水素、アルカリ金
属、アルカリ土類金属原子、アンモニウム原子団が好適
であろう)
■ 0
(ただし、R,R及びMは上記と同じである。)
また本発明でいう直鎖フルキル基とは、完全に直鎖状の
ものの他に、炭素数2個までの分校を有する分枝状のも
のをも含んだ意味で使用される。また上記一般式(A)
、 CB) 。(However, R and R are the same as the explanations for organic compounds (A) to (D), and M is not particularly limited and is generally an atom or atomic group that becomes an organic or inorganic cation, such as hydrogen, alkali metal, Alkaline earth metal atoms and ammonium atomic groups are preferable) ■ 0 (However, R, R and M are the same as above.) In addition, the linear fulkyl group as used in the present invention refers to completely linear fulkyl groups. In addition to the above, it is also used to include branched forms having up to 2 carbon atoms. Also, the above general formula (A)
, CB).
(C) 、 (D) 、 OE) 、 CF)及び(G
)中、R1,・R、R、R、R及びRで示されるハロゲ
ン置換アルキル基のハロゲン原子としては、フッ素、塩
素、臭素、ヨウ素の各原子が挙げられる。(C) , (D) , OE) , CF) and (G
), examples of the halogen atom of the halogen-substituted alkyl group represented by R1, .R, R, R, R, and R include fluorine, chlorine, bromine, and iodine atoms.
本発明において、酵素とは特に限定されず公知のものを
意味するが、一般には分子量1万から100万のタンパ
ク質分子であって、触媒活性を示すものをいう。本発明
に使用されろ代表的な酵素を例示すれば、アルコールデ
ヒドロゲナーゼ、グリセルールデヒドロゲナーゼ、乳酸
デヒドロゲナーゼ、リンゴ酸デヒドロゲナーゼ、グルタ
ミン酸デヒドロゲナーゼ、D−アミノ酸オキシダーゼ、
七ノ7ミンオギシダーゼ、チpシナーゼ等のオキシドレ
ダクターゼ類;アスパラギン酸アミノトランスフェラー
ゼ、カテフールメチルトランスフーラーゼ、ホスホリテ
ーゼ、クレアザーンキナーゼ等のトランスフェラーゼ類
;リパーゼ。In the present invention, the enzyme is not particularly limited and refers to any known enzyme, but generally refers to a protein molecule with a molecular weight of 10,000 to 1,000,000 and exhibits catalytic activity. Representative enzymes that can be used in the present invention include alcohol dehydrogenase, glycerol dehydrogenase, lactate dehydrogenase, malate dehydrogenase, glutamate dehydrogenase, D-amino acid oxidase,
Oxidoreductases such as heptomine oxidase and tipsinase; transferases such as aspartate aminotransferase, catefyl methyltransferase, phospholytase, and creazahn kinase; lipase.
キモトリプシン、アルカリ性ホスファターゼ。Chymotrypsin, alkaline phosphatase.
トリプシン、アミノ7シラーゼ、パパイン。trypsin, amino-7 sylase, papain.
ペプシン、リゾチーム、ウレアーゼ等のヒドロラーゼ類
;グルタミン酸デカルボキシラーゼ、フマラーゼ、カル
ボネートデヒドラターゼ等のリアーゼ類;グルコースリ
ン醒インメラーゼ、UDP−グルコース4−エピメラー
ゼ等のインメラーゼ類;ホルミルテトラヒドロホレート
シンテターゼ等のりカーーゼ類等が挙げられる。Hydrolases such as pepsin, lysozyme, and urease; Lyases such as glutamate decarboxylase, fumarase, and carbonate dehydratase; Immerases such as glucose phosphorylase, UDP-glucose 4-epimerase; Gluecases such as formyltetrahydrofolate synthetase, etc. can be mentioned.
本発明のイオン性重合体、直鎖有機化合物及び酵素より
なる固定化酵素は、単なる混合物となって℃・るのでは
なく、一部イオン交換反応を起こしてイオン結合で結合
されていたり、直鎖有機化合物の疎水性による物理的な
吸着などにより一体化した物質として存在するので、一
般には単一物質として取扱うことができる。このように
イオン性重合体と直鎖有機化合物と酵素とが一体化した
物質として取扱うことができる限り、これらの網成比は
特に限定されず配合することができる。一般にはその製
造上あるいは取扱い上、水中での安定性を勘案すれば、
イオン性重合体のイオン性基に対して0.2〜5倍1L
好ましくは0.5〜3倍当量の直鎖有機化合物を配合す
ると好適である。さらに、酵素はその酵素機能を発現、
利用するに足る量であれば特に限定されず配合すること
ができろ。一般には製造上あるいは工業的人手の逮しさ
等を勘案すれば、全重量に対しO,OO1〜10重量%
、好ましくはo、oi〜5gL量%の酵素を配合すると
好適である。The immobilized enzyme of the present invention, which is composed of an ionic polymer, a linear organic compound, and an enzyme, is not simply a mixture at °C. Since it exists as an integrated substance due to physical adsorption due to the hydrophobicity of the chain organic compound, it can generally be handled as a single substance. In this way, as long as the ionic polymer, the linear organic compound, and the enzyme can be handled as an integrated substance, their network ratio is not particularly limited and they can be blended. In general, considering the stability in water due to manufacturing or handling,
0.2 to 5 times 1L for the ionic group of the ionic polymer
Preferably, 0.5 to 3 equivalents of the linear organic compound are blended. Furthermore, the enzyme expresses its enzymatic function,
It can be blended without any particular limitation as long as it is in a sufficient amount for use. Generally speaking, taking into account manufacturing and industrial manpower constraints, O,OO is generally 1 to 10% by weight based on the total weight.
It is suitable to incorporate an enzyme in an amount of preferably o, oi to 5 gL.
また、前記のイオン性重合体と直鎖有機化合物とは、イ
オン性基が互いに逆荷電を有するように(8合せて用い
るのが最適である。Further, the ionic polymer and the linear organic compound are preferably used in combination so that the ionic groups have opposite charges to each other (8).
本発明のイオン性重合体、直鎖有機化合物及び酵素こか
らなる固定化酵素の製造方法は特杷限定されず、最終的
にこれらの成分が混合される方法であればどのような方
法であってもよい。一般に好適な製造方法を例示すれば
以下に示す方法が挙げられる。すなわち、←イ)イオン
性重合体と直鎖有機化合物と酵素とを所定量それぞれ同
一または異なる溶媒に溶解、あるいはg渇せしめ、これ
らを混合して生じた沈gl物を集める方法。この場合の
混合の屓序は特に限定されないが、一般にイオン性重合
体及びrII素に直鎖有機化合物を加える方法あるいは
直鎖有機化合物及び酵素にイオン性重合体を加える方法
が好適に使用される。The method for producing an immobilized enzyme comprising an ionic polymer, a linear organic compound, and an enzyme according to the present invention is not limited to a specific method, and any method may be used as long as these components are finally mixed. You can. Generally preferred manufacturing methods include the following methods. That is, ←a) A method in which predetermined amounts of an ionic polymer, a linear organic compound, and an enzyme are dissolved or dried in the same or different solvents, and the precipitate produced by mixing these is collected. The mixing order in this case is not particularly limited, but in general, a method of adding a linear organic compound to an ionic polymer and an rII element, or a method of adding an ionic polymer to a linear organic compound and an enzyme is preferably used. .
あるいは(ロ)予めイオン性重合体と直鎖有機化合物と
からなる組成物を製造し、これと酵素を混合あるいは接
触せしめる方法。この場合該組成物の製造方法としては
特開昭60−228564号に示される方法、例えば、
イオン性重合体と直鎖有機化合物とを所定量それぞれ同
一または異なる溶媒に溶解、あるいは懸濁せしめ、これ
らを混合し生じた沈澱物を集める方法等が好適である。Alternatively, (b) a method in which a composition consisting of an ionic polymer and a linear organic compound is prepared in advance, and the composition is mixed with or brought into contact with an enzyme. In this case, the method for producing the composition is the method shown in JP-A No. 60-228564, for example,
A suitable method is to dissolve or suspend predetermined amounts of an ionic polymer and a linear organic compound in the same or different solvents, mix them, and collect the resulting precipitate.
ここで使用される溶媒は同一の溶媒の場合、水あるいは
水と相溶性のある有機溶媒との混合溶媒、例えハ水/メ
タノール混合溶媒、水/エタノール混合溶媒、水/7セ
トン混合溶媒等が一般に好適である。重合体と直鎖有機
化合物とで異なる溶媒を使用する場合、重合体の溶媒に
は一般に水が好適である。直鎖有機化合物の溶媒として
は、水、メタノール、エタノール。When the solvent used here is the same solvent, it may be water or a mixed solvent with an organic solvent that is compatible with water, such as water/methanol mixed solvent, water/ethanol mixed solvent, water/7cetone mixed solvent, etc. generally preferred. When different solvents are used for the polymer and the linear organic compound, water is generally preferred as the solvent for the polymer. Water, methanol, and ethanol are used as solvents for linear organic compounds.
2−プロパツール、7セトン、酢酸エチル。2-propertool, 7setone, ethyl acetate.
エチ/レエーテル、ベンゼン、クロロホルム。Ethyl/reether, benzene, chloroform.
塩化メチレン、テトラヒドロフラン、ジメチルホルム7
ミド、ジメチルアセトアミド、7セトニトリル等が好適
に用いられる。この時互いに混和しない溶媒の場合には
、一般に混合の際に激しく攪拌する等の方法でエマルジ
ョンにする操作が沈澱物を得るのに有効である。一般に
上記の操作により得られる組成物の耐溶媒性が向上する
。Methylene chloride, tetrahydrofuran, dimethylform7
Mido, dimethylacetamide, 7cetonitrile, etc. are preferably used. In the case of solvents that are not miscible with each other, it is generally effective to form an emulsion by stirring vigorously during mixing to obtain a precipitate. Generally, the solvent resistance of the composition obtained by the above operation is improved.
本発明の固定化酵素は酵素を含んだ状態で成形を行うこ
とができる。例えば、■溶融成形性、■溶媒蒸発法等が
好適である。■の溶融成形法は、酵素の活性が失なわれ
ない温度で、公知の溶融成形方法、例えば射出成形。The immobilized enzyme of the present invention can be molded in a state containing the enzyme. For example, (1) melt moldability, (2) solvent evaporation method, etc. are suitable. The melt molding method (2) is a known melt molding method, such as injection molding, at a temperature that does not cause loss of enzyme activity.
押出成形、プレス成形等によって行うことができろ。こ
の場合、固定化酵素の軟化温度はイオン性重合体と直鎖
有機化合物との組成比を調節することにより、−25〜
100℃程度まで変化させることができる。従って、上
記成形温度、使用環境等を勘案して該組成比を決定すれ
ばよい。また、■の溶媒蒸発法は酵素を失活させること
なく固定化酵素を溶解し得る溶媒中に該固定化酵素を溶
解せしめ、これを例えば適当な平面を有する基板上に流
延させた後、該溶媒を除去する方法である。This can be done by extrusion molding, press molding, etc. In this case, the softening temperature of the immobilized enzyme can be adjusted from -25 to -25 by adjusting the composition ratio of the ionic polymer and the linear organic compound.
The temperature can be changed up to about 100°C. Therefore, the composition ratio may be determined by taking into account the above-mentioned molding temperature, use environment, etc. In addition, in the solvent evaporation method (2), the immobilized enzyme is dissolved in a solvent that can dissolve the immobilized enzyme without deactivating the enzyme, and this is cast, for example, on a substrate having an appropriate plane. This is a method for removing the solvent.
かかる方法によれば厚さ20μ以下の薄膜を得ることが
できる。上記溶媒を例示すれば、メタノール、エタノー
ル、 2−フc=パノール。According to this method, a thin film having a thickness of 20 μm or less can be obtained. Examples of the above solvents include methanol, ethanol, and 2-fuc=panol.
酢酸エチル、アセトン、ベンゼン、クロロホルム、塩化
メチレン、テトラヒドロフラン。Ethyl acetate, acetone, benzene, chloroform, methylene chloride, tetrahydrofuran.
エチルエーテル、アセトニトリル、ジメチルホルム7ミ
ド、ジメチル7セト7ミド等が挙げられる。一般に該固
定化酵素の有機溶媒に対する溶解性は、その成分である
イオン性重合体及び直鎖有機化合物及び酵素の種類及び
組み合せによって大きく異なるので、実施の際には予め
溶解性について試験することが望ましい。上記溶媒の除
去は一般に風乾、減圧乾燥等が好適に使用される。Examples include ethyl ether, acetonitrile, dimethylformamide, dimethylformamide, and the like. In general, the solubility of the immobilized enzyme in organic solvents varies greatly depending on the type and combination of the ionic polymer, linear organic compound, and enzyme that are its components, so it is necessary to test the solubility beforehand. desirable. Generally, air drying, reduced pressure drying, etc. are preferably used to remove the above solvent.
(効果)
以上説明したように、本発明の固定化酵素は酵素を固定
化した状態で優れた成形性を有すると共に、成形後にお
いても充分な酵素活性を維持させることができる。従っ
て、バイオリアクタの触媒やクロマトグラフィー用担体
等の用途のみならず、微細加工の必要なバイオセンサー
、ミクロセンサー等の用途に好適に使用されるものであ
る。なお、酵素活性は酵素反応を測定することにより確
認され、公知の方法が特に限定されず使用される。一般
に好適な測定法としては、(イ)分光学的測定法すなわ
ち紫外−可視光などの吸光度変化を測定するもの、(ロ
)けい先決すなわちけい光強度変化を測定するもので、
けい光プルーブなとも使用可能であり、一般に高感度の
測定が可能となる、(ハ)電極法すなわち酸素電極やP
Ht極などを用いて識素濃度変化、PH変化を測定する
などが挙げられる。(Effects) As explained above, the immobilized enzyme of the present invention has excellent moldability in a state in which the enzyme is immobilized, and can maintain sufficient enzyme activity even after molding. Therefore, it is suitably used not only as a catalyst for a bioreactor or a carrier for chromatography, but also as a biosensor, a microsensor, etc. that requires microfabrication. Note that the enzyme activity is confirmed by measuring the enzyme reaction, and any known method can be used without particular limitation. In general, suitable measurement methods include (a) spectroscopic measurement, which measures changes in absorbance of ultraviolet to visible light, and (b) spectroscopy, which measures changes in fluorescence intensity.
Fluorescent probes can also be used, and generally high-sensitivity measurements are possible.
Examples include measuring changes in sensory concentration and pH using Ht electrodes.
(作用)
本発明の固定化酵素が良好な成形加工性を示し、かつ酵
素機能を発現する作用機構については必ずしも明白では
ないが、本発明のイオン性重合体及び直鎖有機化合物と
からなる組成物が液晶性を示す(特開昭60−2285
64号)ことが何らかの形で関与しているものと推察さ
れる。すなわち、該組成物の液晶性により酵素との結合
力が大きくなり、固定化酵素としての機能が発現され易
くなるばかりでなく、成形加工時に伴う酵素の失活が少
なくなるものと推察される。このことは本発明の直鎖有
機化合物が水中で脂質二分子膜と類似の二分子層構造を
形成することとも関連するものと推測される。すなわち
、該直鎖有機化合物の配向性が酵素の安定化に寄与して
いるものと推察される。(Function) Although the mechanism of action by which the immobilized enzyme of the present invention exhibits good molding processability and expresses enzyme function is not necessarily clear, the composition comprising the ionic polymer of the present invention and the linear organic compound Object exhibits liquid crystallinity (Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-2285
64) is believed to be involved in some way. That is, it is presumed that the liquid crystallinity of the composition increases the bonding force with the enzyme, which not only facilitates the expression of its function as an immobilized enzyme, but also reduces the deactivation of the enzyme during molding. This is presumed to be related to the fact that the linear organic compound of the present invention forms a bilayer structure similar to a lipid bilayer membrane in water. That is, it is inferred that the orientation of the linear organic compound contributes to the stabilization of the enzyme.
(実施例)
以下に本発明をさらに具体的に説明するために実施例を
挙げるが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。(Examples) Examples are given below to explain the present invention more specifically, but the present invention is not limited to these Examples.
実施例 1
化合物
19を水501に超音波分散させ、石けん状の液を得、
これに7シラーゼ(fromAa−pergillus
genus 、東京化成工業)50mgを加え、4
0℃にて激しく攪拌しながら、ポリスチレンスルホン酸
ナトリウム(粘度平均分子量:106万)0.4F!を
水に溶解させた液を加えた。40℃のまま30分間攪拌
し生じた沈澱を濾堆し、水でよく洗浄後、50%メタノ
ールで軽く洗浄し減圧乾燥した。淡かつ色の固形物、0
gを得た。Example 1 Compound 19 was ultrasonically dispersed in water 501 to obtain a soap-like liquid,
This is combined with 7 sylase (fromAa-pergillus
genus, Tokyo Kasei Kogyo) 50mg, and
While stirring vigorously at 0°C, add sodium polystyrene sulfonate (viscosity average molecular weight: 1,060,000) 0.4F! A solution prepared by dissolving the above in water was added. The resulting precipitate was stirred at 40° C. for 30 minutes, filtered, washed thoroughly with water, lightly washed with 50% methanol, and dried under reduced pressure. Pale and colored solids, 0
I got g.
この固形物0.1Fをクロロホルム51)17に溶解し
、直径5cIRのテフロン製シャーレに流凰した後に溶
媒を蒸発せしめ、厚さ35μmの膜状物を得た。0.1 F of this solid was dissolved in chloroform 51) 17 and poured into a Teflon petri dish with a diameter of 5 cIR, and the solvent was evaporated to obtain a film with a thickness of 35 μm.
上記膜状物、Odを切り取り、、97WM7セチルーL
−フェニルアラニン溶液(−<+=+−ル緩衝液PH=
7.95 ) 0.2m、 25mM塩化コバルト0.
1ゴ、ペロナール緩衝層(PH=7.95)、6Mを加
え、更に水で21にlil#!した液中に浸し、38℃
で4時間反応させた。次いでこの反応溶液0.5 R/
を取り出し、0.2Mホウ酸緩衝液(P)I=9.0)
を加え、更にフルオレサミンの0.02%7セトン溶液
0.51)7を加えて激しく攪拌し、この溶液について
励起波長380fM、450〜500龍範囲でげい光分
光光度計(日立204RW)を用いてけい光強度を測定
した結果、7セチルーL−フェニルアラニンの酵素反応
生成物であるL−フェニルアラニンが1)%(基質に対
して)生成していることが確認された。Cut out the above film-like substance, Od, 97WM7 Cetyl L
-Phenylalanine solution (-<+=+-le buffer PH=
7.95) 0.2m, 25mM Cobalt Chloride 0.
Add 1 Go, Peronal buffer layer (PH = 7.95), 6M, and add water to 21 lil#! 38℃
The mixture was allowed to react for 4 hours. Then this reaction solution 0.5 R/
Take out and add 0.2M borate buffer (P)I=9.0)
was added, and further a 0.02% solution of fluorescamine in 7 setone (0.51) 7 was added, stirred vigorously, and this solution was analyzed using a spectrophotometer (Hitachi 204RW) at an excitation wavelength of 380 fM and a range of 450 to 500 yen. As a result of measuring the fluorescence intensity, it was confirmed that L-phenylalanine, which is an enzymatic reaction product of 7cetyl-L-phenylalanine, was produced at 1% (based on the substrate).
実施例 2
化合物
IIを水50s+jに超音波分散させ、石けん状の液を
得、これにα−キモトリプシン(SrGMA)20mg
を加え、40℃にて激しく攪拌しながらポリ(塩化トリ
メチルアンモニオエチルメタクリレート) 0.41)
を水201に溶解させた液を加えた。40℃のまま30
分間攪拌し、生じた沈澱をM取し、水でよく洗浄した後
50%メタノールで軽く洗浄後、減圧乾燥した。白色の
固定物、Olを得た。Example 2 Compound II was ultrasonically dispersed in 50s+j of water to obtain a soap-like liquid, to which 20mg of α-chymotrypsin (SrGMA) was added.
of poly(trimethylammonioethyl methacrylate) 0.41) while stirring vigorously at 40°C.
A solution prepared by dissolving 201% of water was added. 30 at 40℃
After stirring for a minute, the resulting precipitate was collected, thoroughly washed with water, lightly washed with 50% methanol, and then dried under reduced pressure. A white fixative, Ol, was obtained.
この固定物0.1Eをクロロホルム5萬−に溶解し、直
径53のテフロン製シャーレに流延した後、溶媒を蒸発
せしめ、厚さ約40μmの膜状物を得た。0.1E of this fixed material was dissolved in 50,000 ml of chloroform and cast in a Teflon Petri dish with a diameter of 53 mm, and the solvent was evaporated to obtain a film-like material with a thickness of about 40 μm.
上記膜状物の、0dを切り取り、これを吸光度測定用セ
ルにloMN−7セチルーL−チロシンエチルエステル
(リンata衝1PT(=7.08)3鼠lと共に入れ
、N−7セチルーL−チロシンエチルエステルの加水分
解生成物であるN−7セチルーL−チロシンとの吸光度
の差(at237U+)を紫外可視分光光度計(日立2
00fEi)で測定し、#素反応の進行な確認した。そ
の結果、26℃で60分紅遇後、6X10 の吸光度
の変化がみられた。Cut out 0d of the above film-like material, put it in a cell for absorbance measurement together with loMN-7 cetyl-L-tyrosine ethyl ester (1PT (=7.08)), and add N-7 cetyl-L-tyrosine. The difference in absorbance (at237U+) with N-7 cetyl-L-tyrosine, a hydrolysis product of ethyl ester, was measured using an ultraviolet-visible spectrophotometer (Hitachi 2
00fEi) to confirm the progress of # elementary reaction. As a result, after heating at 26°C for 60 minutes, a change in absorbance of 6×10 was observed.
実施例 3
化合物
1yを水501に超音波分散させ、石けん状の液を得、
これにトリプシン(SIGMA)20篤9を加え、40
℃に【激しく攪拌しながらポリスチレンスルホン醗ナト
リウム(粘度平均分子量=106万)0.4.9を水2
017に溶解させた液を加えた。40℃のまま30分間
攪拌して生じた沈澱を濾別し、水でよく洗浄した後50
%メタノールで洗浄、減圧乾燥し、白色の固形物0.9
1を得た。Example 3 Compound 1y was ultrasonically dispersed in water 501 to obtain a soap-like liquid,
Add trypsin (SIGMA) 20 and 9 to this, and add 40
℃ [While stirring vigorously, add 0.4.9% of sodium polystyrene sulfone (viscosity average molecular weight = 1,060,000) to 22% of water.
A solution dissolved in 017 was added. After stirring for 30 minutes at 40°C, the resulting precipitate was filtered and thoroughly washed with water.
Washed with % methanol and dried under vacuum, white solid 0.9%
I got 1.
この固形物2CJ19をクロロホルム1−に溶解し、こ
のうち0.15−を石英板(0,9X2.5crA)上
に流延した後に溶媒を蒸発させ、石英板上に膜状物を形
成せしめた。This solid 2CJ19 was dissolved in chloroform 1-, and 0.15- of this was cast on a quartz plate (0.9 x 2.5 crA), and the solvent was evaporated to form a film on the quartz plate. .
上記石英板を吸光度測定用セルに5X10−’MN−ベ
ンゾイルーL−フルギニンエチルエステル(リン酸緩衝
液PH=8.02)2dと共に入れ、N−ベンゾイル−
L−フルギニンエチルエステルの加水分解生成物N−ベ
ンゾイル−L−フルギニンとの吸光度の差(at253
1m)を紫外可視分光光度計(日立200m)で測定し
、酵素反応の進行を確認した。The above quartz plate was placed in a cell for measuring absorbance together with 2d of 5X10-'MN-benzoyl-L-fulginine ethyl ester (phosphate buffer pH = 8.02), and N-benzoyl-
Difference in absorbance between L-fulginine ethyl ester and the hydrolysis product N-benzoyl-L-fulginine (at253
1m) was measured using an ultraviolet-visible spectrophotometer (Hitachi 200m) to confirm the progress of the enzymatic reaction.
その結果、38℃で30分経過後5X10−Bの吸光度
変化がみられた。As a result, a change in absorbance of 5X10-B was observed after 30 minutes at 38°C.
実施例 4
実施例1〜3と同様の方法で、第1表に示す直鎖有機化
合物1 mmoleとイオン性基として当量のイオン性
重合体1 mmoleと酵素10冨9とから固形物を得
た。Example 4 In the same manner as in Examples 1 to 3, a solid was obtained from 1 mmole of the linear organic compound shown in Table 1, 1 mmole of the ionic polymer equivalent to the ionic group, and 10 to 9 of the enzyme. .
この固形物0.19を第1表に示す溶媒51に溶解し、
直径5 Cmのテフロン製シャーレにR,延した後′に
一溶媒を蒸発せしめ、膜状物を得た。Dissolve 0.19 of this solid in the solvent 51 shown in Table 1,
After spreading the mixture on a Teflon Petri dish with a diameter of 5 cm, one solvent was evaporated to obtain a film-like product.
上記膜状物、0−を切り取り、基質との酵素反応を第1
表に示す方法を用いて測定し、固定化酵素としての機能
を有することを確認した。その結果、第1表に示す全て
の固定化酵素が充分な酵素活性を有していることが確認
された。The above film-like substance, 0- is cut out and the enzymatic reaction with the substrate is first carried out.
It was measured using the method shown in the table and confirmed to have a function as an immobilized enzyme. As a result, it was confirmed that all the immobilized enzymes shown in Table 1 had sufficient enzyme activity.
Claims (3)
性部分を連鎖中に含む1本の直鎖疎水基を有し、かつ (ロ)イオン性基を有する有機化合物(2) (a) An organic compound having two or three straight-chain hydrophobic groups, or one straight-chain hydrophobic group containing a rigid part in the chain, and (b) an ionic group.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21594886A JPH0632621B2 (en) | 1986-09-16 | 1986-09-16 | Immobilized enzyme |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP21594886A JPH0632621B2 (en) | 1986-09-16 | 1986-09-16 | Immobilized enzyme |
Publications (2)
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| JPS6371176A true JPS6371176A (en) | 1988-03-31 |
| JPH0632621B2 JPH0632621B2 (en) | 1994-05-02 |
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