PL206271B1 - Sposób modyfikacji bio-membran - Google Patents

Sposób modyfikacji bio-membran

Info

Publication number
PL206271B1
PL206271B1 PL366960A PL36696004A PL206271B1 PL 206271 B1 PL206271 B1 PL 206271B1 PL 366960 A PL366960 A PL 366960A PL 36696004 A PL36696004 A PL 36696004A PL 206271 B1 PL206271 B1 PL 206271B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
solution
membrane
bio
membranes
washed
Prior art date
Application number
PL366960A
Other languages
English (en)
Other versions
PL366960A1 (pl
Inventor
Jerzy Lewosz
Włodzimierz Przewodowski
Original Assignee
Politechnika Koszalińskapolitechnika Koszalińska
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Politechnika Koszalińskapolitechnika Koszalińska filed Critical Politechnika Koszalińskapolitechnika Koszalińska
Priority to PL366960A priority Critical patent/PL206271B1/pl
Publication of PL366960A1 publication Critical patent/PL366960A1/pl
Publication of PL206271B1 publication Critical patent/PL206271B1/pl

Links

Landscapes

  • Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
  • Enzymes And Modification Thereof (AREA)

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób modyfikacji bio-membran polifenolowych, przeznaczonych do stosowania w analizie laboratoryjnej, sensoryce, biotechnologiach, procesach technologicznych z dziedziny chemii, technologii ż ywnoś ci i inż ynierii ś rodowiska.
Z polskiego opisu patentowego nr 204 512 znany jest sposób wytwarzania bio-membran polifenolowych, na bazie błony wiskozowej, polegający na tym, że proces polimeryzacji substancji fenolowych prowadzi się na granicy dwu roztworów, utworzonej przy pomocy półprzepuszczalnej błony. Jeden z roztworów zawiera enzym peroksydazę, a drugi zawiera substraty dla tego enzymu, tworzące polimer w wyniku reakcji enzymatycznej. Półprzepuszczalna błona pozwala na dyfuzję cząsteczek substratów i ich stopniowy kontakt z enzymem, lecz uniemożliwia jednoczesne wymieszanie zawartości obu roztworów i zajście reakcji polimeryzacji w całej masie.
Według tego sposobu, jako enzym, stosuje się peroksydazy roślinne z chrzanu, soi, ziemniaka, zarówno o wysokiej liczbie czystości Reinheitzahl'a równej RZ=3,0, jak i preparaty tylko częściowo oczyszczone o liczbie czystości RZ=0,3.
Substratami enzymu są jedno lub wielopierścieniowe fenole, mogące zawierać podstawniki o charakterze grup acylowych, aminowych albo karboksylowych. Korzystnym substratem są również pochodne fenolowe o jednym albo kilku pierścieniach aromatycznych, zawierające jedną albo więcej grup fenolowych, korzystnie z podstawnikami o charakterze alifatycznym, w postaci grup aminowych, karboksylowych, albo mieszaniny tych związków.
Proces polimeryzacji prowadzi się w roztworach o pH od 3,0 do 9,0, korzystnie w zakresie pH od 5,0 do 7,0, w temperaturze od 0 do 45°C, korzystnie w zakresie 15 do 25°C, przy stężeniach substratu od 0,01 do 50 milimoli, korzystnie w zakresie 0,1 do 5 milimoli.
Znane membrany według wynalazku mogą służyć jako elementy jonowymienne, selekcjonujące cząsteczki zgodnie z ich rozmiarem, jako powierzchnie do immobilizacji makrocząsteczek, jako powierzchnie w bioreaktorach, bio-sensorach i stosowane jako półprzepuszczalne przegrody oddzielające część roboczą urządzenia od makrocząsteczek znajdujących się w otoczeniu, które mogłyby zakłócać przebieg reakcji oddziałując na bio-cząsteczki biorące bezpośredni udział w reakcji.
Dzięki zastosowaniu glutaraldehydu, możliwe jest przytwierdzanie makrocząsteczek biologicznych do podłoża zawierającego grupy funkcyjne -NH2 poprzez immobilizację bio-molekuł wiązaniami kowalencyjnymi (S. Costa, T.Z. Tzanov, A. Paar, M. Gudelj, G.M. Gubitz and A. Cavaco-Paulo, Enzyme and Microbial Technology, 2001, vol. 28).
Znany jest sposób wykorzystania aldehydu glutarowego w celu sprzęgania ze sobą enzymów, jak również innych bio-molekuł zawierających grupę aldehydową począwszy od mono i oligomerów (S. Canofeni, S. Di Sario, J. Mela, R. Pilloton, Analytical letters 27 (9) 1994).
Istnieje również możliwość zastosowania aldehydu glutarowego w biosensorach DNA przez tworzenie koniugatów DNA - glutaraldehyd - polianilina (SENSPOL: European Network on Sensors for Monitoring Water Pollution Newsletter No. 8 June 2003).
Znane jest wykorzystanie aldehydu glutarowego jako czynnika wiążącego enzymy na błonie nylonowej, celofanowej oraz tworzącego ich agregaty (K. Mosbach, J.G. London, Methods in Enzymology vd XLIV Immobilized Enzymes; G.P. Chandrika, Current Opinion in Biotechnology, 1999, vol. 10, p. 331-335).
Znane jest tworzenie membran enzymatycznych poprzez kopolimeryzację nałożonych na nylonową błonę składników mieszaniny złożonej z albuminy surowicy krwi, enzymu i aldehydu glutarowego (T.Z. Tzanov, J. Andreaus, G.M. Gubitz, A. Cavaco-Paulo, Physic of life, 6 (3) 2003).
Istota wynalazku
Według wynalazku, sposób modyfikacji bio-membran polega na tym, iż powierzchnia nowo utworzonej membrany polifenolowej zostaje inkrustowana makrocząsteczkami biologicznymi poprzez immobilizację tych makrocząsteczek wiązaniami kowalencyjnymi na powierzchni polimeru fenolowego, przy pomocy związku sprzęgającego, którym jest aldehyd glutarowy o stężeniu od 0,01% do 50%.
Korzystne rezultaty według wynalazku osiąga się wówczas, gdy stężenie aldehydu glutarowego wynosi od 5% do 25% w temperaturze od 0 do 45°C, najlepiej w zakresie 15 do 25°C.
Immobilizowane są makrocząsteczki biologiczne korzystnie enzymy (peroksydaza, oksydaza glukozy lub inne enzymy) oraz immunoglobuliny.
Proces immobilizacji prowadzono na półprzepuszczalnych membranach polifenolowych, wytwarzanych z fenoli jedno lub wielopierścieniowych z podstawnikami o charakterze grup aminowych oraz
PL 206 271 B1 pochodnych fenolowych o jednym lub kilku pierścieniach aromatycznych, zawierających jedną albo więcej grup fenolowych, korzystnie z podstawnikami w postaci grup aminowych.
W celu zapewnienia odpowiednich warunków dla procesu sprzęgania makrocząsteczek biologicznych na powierzchni błony, proces immobilizacji prowadzi się w roztworach buforowych o pH od 3,0 do 9,0, korzystnie w zakresie pH od 5,5 do 7,5, w temperaturze od 0 do 45°C, korzystnie w zakresie 15 do 25°C oraz stężeniu od 0,0 1M do 1,5M, korzystnie w zakresie od 0,05 do 0,5M.
Modyfikację powierzchni biosensorów według wynalazku przeprowadza się w dwóch etapach. W pierwszym etapie nawilż oną wcześ niej bł onę aktywuje się buforowanym roztworem aldehydu glutarowego przez okres kilku godzin, a następnie nadmiar aldehydu usuwa się przez kilkukrotne przemywanie roztworem buforowym. W drugim etapie zaktywowaną wcześniej błonę inkubuje się z roztworem makrocząsteczek biologicznych przez noc, a następnie przemywa kilkukrotnie buforowanym roztworem soli. Grupy aldehydowe niepodstawione przez enzym blokuje się przez traktowanie błony roztworem dietanoloaminy lub odpowiednich amin, aminokwasów i białek.
Sposobem według wynalazku uzyskuje się powierzchnię zawierającą aktywne biologicznie makrocząsteczki zespolone z półprzepuszczalną membraną polifenolową, gdzie ilość oraz aktywność immobilizowanych na powierzchni błony związków, jest uzależniona w znacznej mierze od stężenia związku sprzęgającego, stężenia ligandu, rodzaju buforu stosowanego podczas immobilizacji oraz chemicznego charakteru błony macierzystej.
Skuteczność sprzęgania unieruchamianych na powierzchni błony enzymów oceniano przez pomiar spektrofotometryczny przy długości fali λ=400 nm mierząc ilość powstającego produktu w czasie. Aktywność oksydazy glukozy mierzono na podstawie iloś ci nadtlenku wodoru powstającego wskutek enzymatycznego rozkładu znajdującej się w roztworze glukozy, który wraz z pirogallolem stanowi substrat reakcji peroksydazy dając produkt barwny.
Aktywność peroksydazy mierzono na podstawie ilości produktu barwnego powstającego wskutek enzymatycznej reakcji tego enzymu przy udziale pirogallolu i nadtlenku wodoru stanowiących substraty reakcji peroksydazy.
Membrany według wynalazku mogą służyć jako powierzchnie w bioreaktorach, bio-sensorach i mogą być stosowane jako aktywne bio-chemicznie pół przepuszczalne przegrody oddzielają ce część roboczą urządzenia od makrocząsteczek znajdujących się w otoczeniu, które mogłyby zakłócać przebieg reakcji oddziałując na bio-cząsteczki biorące bezpośredni w niej udział.
P r z y k ł a d 1
Membranę z polimeru benzydyny przemywano wodą destylowaną i buforem fosforanowym (pH = 7,5), a nastę pnie naniesiono na powierzchnię membrany roztwór 25% aldehydu glutarowego doprowadzając pH roztworu do wartości 7,5 przy pomocy 1M roztworu Na2HPO4. Membranę z roztworem wytrząsano przez noc w temperaturze 37°C. Następnie przemywano 10 ml 0,2 buforu fosforanowego (pH = 7,5) i tak aktywowaną błonę przechowywano w temperaturze 4°C do czasu sprzęgania z enzymem.
Sporządzono roztwór enzymu peroksydazy w wodzie redestylowanej (1 mg/ml), który umieszczono na powierzchni membrany. Całość inkubowano przez noc w 4°C delikatnie mieszając. Następnie powierzchnię przemyto roztworem 0.1M buforu octanowego (pH = 5,5) i 0,05M buforu octanowego (pH = 5,5) z 1M NaCl. Na powierzchni błony umieszczono 100 mM roztwór dietanoloaminy (pH = 7,5) i inkubowano w temperaturze pokojowej przez ok. 4 godziny. Przemywano roztworem 1xPBS (pH =
7,5) i przechowywano w temperaturze 4°C z udziałem 0,02% roztworu NaN3.
P r z y k ł a d 2
Membranę z polimeru benzydyny przemywano wodą destylowaną i buforem fosforanowym (pH = 7,5), a następnie naniesiono na powierzchnię membrany roztworu 15% aldehydu glutarowego doprowadzając pH roztworu do wartości 7,5 przy pomocy 1M roztworu Na2HPO4. Membranę z roztworem wytrząsano przez noc w temperaturze 37°C. Następnie przemywano 10 ml 0,2 buforu fosforanowego (pH = 7,5) i tak aktywowaną błonę przechowywano w temperaturze 4°C do czasu sprzęgania z enzymem.
Sporządzono roztwór oksydazy glukozy w wodzie redestylowanej (6 mg/ml), który umieszczono na powierzchni membrany. Całość inkubowano przez noc w 4°C delikatnie mieszając. Następnie powierzchnię przemyto roztworem 0,2M buforu fosforanowego (pH = 7,5) i 0,05M buforu fosforanowego (pH = 7,5) z 1M NaCl. Na powierzchni błony umieszczono 100 mM roztwór dietanoloaminy (pH = 7,5) i inkubowano w temperaturze pokojowej przez ok. 4 godziny. Przemywano roztworem 1xPBS (pH =
7,5) i przechowywano w temperaturze 4°C z udziałem 0,02% roztworu NaN3.
PL 206 271 B1
P r z y k ł a d 3
Membranę z polimeru benzydyny przemywano wodą destylowaną i buforem fosforanowym (pH = 7,5), a nastę pnie naniesiono na powierzchnię membrany roztworu 5% aldehydu glutarowego doprowadzając pH roztworu do wartości 7,5 przy pomocy 1M roztworu Na2HPO4. Membranę z roztworem wytrząsano przez noc w temperaturze 37°C. Następnie przemywano 10 ml 0,2 buforu fosforanowego (pH = 7,5) i tak aktywowaną błonę przechowywano w temperaturze 4°C do czasu sprzęgania z enzymem.
Sporządzono roztwór złożony z dwóch enzymów peroksydazy (1 mg/ml) i oksydazy glukozy (6 mg/ml) w wodzie redestylowanej, który umieszczono na powierzchni membrany. Całość inkubowano przez noc w 4°C delikatnie mieszając. Następnie powierzchnię przemyto roztworem 0,2M buforu fosforanowego (pH=7,5) i 0,05M buforu fosforanowego (pH = 7,5) z 1M NaCl. Na powierzchni błony umieszczono 100 mM roztwór dietanoloaminy (pH = 7,5) i inkubowano w temperaturze pokojowej przez ok. 4 godziny. Przemywano roztworem 1xPBS (pH = 7,5) i przechowywano w temperaturze 4°C z udział em 0,02% roztworu NaN3.
P r z y k ł a d 4
Membranę polimerów benzydyny i aniliny przemywano wodą destylowaną i buforem fosforanowym (pH = 7,5), a następnie naniesiono na powierzchnię membrany roztworu 5% aldehydu glutarowego doprowadzając pH roztworu do wartości 7,5 przy pomocy 1M roztworu Na2HPO4. Membranę z roztworem wytrzą sano przez noc w temperaturze 37°C. Nastę pnie przemywano 10 ml 0,2 buforu fosforanowego (pH = 7,5) i tak aktywowaną błonę przechowywano w temperaturze 4°C do czasu sprzęgania z enzymem.
Sporządzono roztwór składający się z peroksydazy (1 mg/ml) i oksydazy glukozy (6 mg/ml) w wodzie redestylowanej, który umieszczono na powierzchni membrany. Cało ść inkubowano przez noc w 4°C delikatnie mieszając. Następnie powierzchnię przemyto roztworem 0,2M buforu fosforanowego (pH = 7,5) i 0,05M buforu fosforanowego (pH = 7,5) z 1M NaCl. Na powierzchni błony umieszczono 100 mM roztwór dietanoloaminy (pH = 7,5) i inkubowano w temperaturze pokojowej przez ok. 4 godziny. Przemywano roztworem 1xPBS (pH = 7,5) i przechowywano w temperaturze 4°C z udziałem 0,02% roztworu NaN3.
P r z y k ł a d 5
Membranę z polimerów benzydyny i aniliny przemywano wodą destylowaną i buforem fosforanowym (pH = 7,5), a następnie naniesiono na powierzchnię membrany roztworu 25% aldehydu glutarowego doprowadzając pH roztworu do wartości 7,5 przy pomocy 1M roztworu Na2HPO4. Membranę z roztworem wytrzą sano przez noc w temperaturze 37°C. Nastę pnie przemywano 10 ml 0,2 buforu fosforanowego (pH = 7,5) i tak aktywowaną błonę przechowywano w temperaturze 4°C do czasu sprzęgania z enzymem.
Sporządzono roztwór enzymu peroksydazy w wodzie redestylowanej (1 mg/ml), który umieszczono na powierzchni membrany. Całość inkubowano przez noc w 4°C delikatnie mieszając. Następnie powierzchnię przemyto roztworem 0,1M buforu octanowego (pH = 5,5) i 0,05M buforu octanowego (pH = 5,5) z 1M NaCl. Na powierzchni błony umieszczono 100 mM roztwór dietanoloaminy (pH = 7,5) i inkubowano w temperaturze pokojowej przez ok. 4 godziny. Przemywano roztworem 1xPBS (pH =
7,5) i przechowywano w temperaturze 4°C z udziałem 0,02% roztworu NaN3.
P r z y k ł a d 6
Membranę z polimeru benzydyny przemywano wodą destylowaną i buforem fosforanowym (pH = 7,5), a następnie naniesiono na powierzchnię membrany roztworu 10% aldehydu glutarowego doprowadzając pH roztworu do wartości 7,5 przy pomocy 1M roztworu Na2HPO4. Membranę z roztworem wytrząsano przez noc w temperaturze 37°C. Następnie przemywano 25 ml 0,2 buforu fosforanowego (pH = 7,5) i tak aktywowaną błonę przechowywano w temperaturze 4°C do czasu sprzęgania z enzymem.
Sporządzono roztwór immunoglobuliny wirusa X w 0,05M buforze fosforanowym (pH = 7,5), który umieszczono na powierzchni membrany. Całość inkubowano przez noc w 4°C delikatnie mieszając. Następnie powierzchnię przemyto roztworem 0,2M buforu fosforanowego (pH = 7,5) i 0,05M buforu fosforanowego (pH = 7,5) z 1M NaCl. Na powierzchni błony umieszczono 100 mM roztwór dietanoloaminy (pH = 7,5) i inkubowano w temperaturze pokojowej przez ok. 4 godziny. Przemywano roztworem 1xPBS (pH = 7,5) i przechowywano w temperaturze 4°C z udziałem 0,02% roztworu NaN3.
PL 206 271 B1
P r z y k ł a d 7
Membranę z polimeru benzydyny przemywano wodą destylowaną i buforem fosforanowym (pH = 7,5), a następnie naniesiono na powierzchnię membrany roztworu 25% aldehydu glutarowego doprowadzając pH roztworu do wartości 7,5 przy pomocy 1M roztworu Na2HPO4. Membranę z roztworem wytrząsano przez noc w temperaturze 37°C. Następnie przemywano 10 ml 0,2 buforu fosforanowego (pH = 7,5) i tak aktywowaną błonę przechowywano w temperaturze 4°C do czasu sprzęgania z enzymem.
Sporządzono roztwór immunoglobuliny wirusa Y w 0,05M buforze fosforanowym (pH = 7,5), który umieszczono na powierzchni membrany. Całość inkubowano przez noc w 4°C delikatnie mieszając. Następnie powierzchnię przemyto roztworem 0,2M buforu fosforanowego (pH = 7,5) i 0,05M buforu fosforanowego (pH = 7,5) z 1M NaCl. Na powierzchni błony umieszczono 100 mM roztwór dietanoloaminy (pH = 7,5) i inkubowano w temperaturze pokojowej przez ok. 4 godziny. Przemywano roztworem 1xPBS (pH = 7,5) i przechowywano w temperaturze 4°C z udziałem 0,02% roztworu NaN3.

Claims (8)

1. Sposób modyfikacji bio-membran, znamienny tym, że na powierzchni bio-membran polifenolowych unieruchamiania się makrocząsteczki biologiczne przez immobilizację wiązaniami kowalencyjnymi przy pomocy związku sprzęgającego, którym jest aldehyd glutarowy o stężeniu od 0.01% do 50%.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stężenie aldehydu glutarowego wynosi od 5% do 25%.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że makrocząsteczkami biologicznymi są enzymy.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że makrocząsteczkami biologicznymi są immunoglobuliny.
5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że bio-membranany polifenolowe to biomembranany wytwarzane z fenoli jedno lub wielopierścieniowych z podstawnikami o charakterze grup aminowych.
6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że, bio-membranany polifenolowe to bio-membranany wytwarzane z pochodnych fenolowych o jednym lub kilku pierścieniach aromatycznych, zawierających jedną albo więcej grup fenolowych, korzystnie z podstawnikami w postaci grup aminowych.
7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że proces immobilizacji prowadzi się w roztworach buforowych o pH od 3,0 do 9,0, korzystnie w zakresie pH od 5,5 do 7,5, w temperaturze od 0 do 45°C, korzystnie w zakresie 15 do 25°C.
8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że stosuje się roztwory buforowe o stężeniu od 0,01M do 1,5M, korzystnie w zakresie od 0,05 do 0,5M.
PL366960A 2004-04-05 2004-04-05 Sposób modyfikacji bio-membran PL206271B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL366960A PL206271B1 (pl) 2004-04-05 2004-04-05 Sposób modyfikacji bio-membran

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL366960A PL206271B1 (pl) 2004-04-05 2004-04-05 Sposób modyfikacji bio-membran

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL366960A1 PL366960A1 (pl) 2005-10-17
PL206271B1 true PL206271B1 (pl) 2010-07-30

Family

ID=36645141

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL366960A PL206271B1 (pl) 2004-04-05 2004-04-05 Sposób modyfikacji bio-membran

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL206271B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL366960A1 (pl) 2005-10-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bayramoğlu et al. Covalent immobilisation of invertase onto a reactive film composed of 2-hydroxyethyl methacrylate and glycidyl methacrylate: properties and application in a continuous flow system
Abd El-Ghaffar et al. Chitosan and its amino acids condensation adducts as reactive natural polymer supports for cellulase immobilization
Arica Epoxy‐derived pHEMA membrane for use bioactive macromolecules immobilization: Covalently bound urease in a continuous model system
Chang et al. Conformational studies of nucleoprotein. Circular dichroism of deoxyribonucleic acid base pairs bound by polylysine
Bora et al. Photoreactive cellulose membrane—A novel matrix for covalent immobilization of biomolecules
Arıca et al. Polyethyleneimine-grafted poly (hydroxyethyl methacrylate-co-glycidyl methacrylate) membranes for reversible glucose oxidase immobilization
Guedidi et al. Effect of enzyme location on activity and stability of trypsin and urease immobilized on porous membranes by using layer-by-layer self-assembly of polyelectrolyte
Reiss et al. Determination of BOD-values of starch-containing waste water by a BOD-biosensor
US3843446A (en) Preparation of enzymatically active membranes
FR2609723A1 (fr) Procede de preparation d'une enzyme ou d'un micro-organisme immobilise
US3977941A (en) Protein-enzyme complex membranes
Cochrane et al. Application of tris (hydroxymethyl) phosphine as a coupling agent for alcohol dehydrogenase immobilization
Pundir et al. Activation of polyvinyl chloride sheet surface for covalent immobilization of oxalate oxidase and its evaluation as inert support in urinary oxalate determination
Mehrabi et al. Polydopamine-functionalized polyethersulfone membrane: A paradigm advancement in the field of α-amylase stability and immobilization
Akgöl et al. Poly (hydroxyethyl methacrylate‐co‐glycidyl methacrylate) reactive membrane utilised for cholesterol oxidase immobilisation
CN109182324B (zh) 一种壳-核结构固定化酶及其制备方法和应用
PL206271B1 (pl) Sposób modyfikacji bio-membran
Alkan et al. Immobilization of urease in conducting thiophene-capped poly (methyl methacrylate)/pyrrole matrices
Bagal-Kestwal et al. Development of dip-strip sucrose sensors: Application of plant invertase immobilized in chitosan–guar gum, gelatin and poly-acrylamide films
US20090068673A1 (en) Utilization of compatible solutes to improve the performance of the techniques using immobilized biologic materials
JPS5974984A (ja) 固定化酵素もしくは固定化微生物の製造方法
RU2054481C1 (ru) Способ получения иммобилизованных ферментов
Veesar et al. Application of immobilized α-amylase onto functionalized calix [4] arene for the degradation of starch
Okamoto et al. Fibrin membrane endowed with biological function. V. Multienzyme complex of uricase, catalase, allantoinase and allantoicase
JPS63304000A (ja) 生体由来物質の固定化方法

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Decisions on the lapse of the protection rights

Effective date: 20110405