Органические полимерные носители

Применяемые в инженерной энзимологии полимерные органиче­ские носители можно разделить на два больших класса: 1) природ­ные полимеры и 2) синтетические полимерные носители. Они имеют как преимущества, так и недостатки. К последним можно отнести их неустойчивость к воздействию микроорганизмов, довольно высокую стоимость и термофобность.

Полисахариды— наиболее часто для иммобилизации из них ис­пользуют целлюлозу, декстран, агарозу, каррагинан и их производные.

Целлюлоза представляет собой поли-1,4-р-#-глюкопиранозин — D-глюкопиранозу. Она обладает высокой гидрофилыюстыо. Присут­ствие большого количества ОН-групп дает возможность легко ее мо­дифицировать путем введения различных заместителей. Препараты целлюлозы сшивают эпихлоргидрином для придания им химической прочности. Для увеличения механической крепости целлюлозе при­дают форму пористых сферических гранул. Существует два способа гранулирования: осаждение в водно-органической среде и гидролиз с разрушением аморфных участков. В таком виде целлюлозу легко превращают в различные ионообменные производные: ДЭАЭ-целлю-лоза, КМ-целлюлоза и т. д. Ее основной недостаток — неустойчи­вость к воздействию сильных кислот, щелочей.

Хитин — основной компонент наружного слоя скелета членис­тоногих, а также клеточные оболочки некоторых грибов. Является отходом переработки крабов и др. ракообразных. Не растворяется в


воде, разбавленных кислотах и щелочах. Модифицируют его глутаро-вым диальдегидом или солями тяжелых металлов (титан IV). Хитин можно рассматривать как целлюлозу, в которой СН2ОН-группа заме­нена ацетамидным остатком.

Декстран — разветвленный полисахарид из бактериальных ис­точников, содержащий остатки глюкозы. Гели на его основе, сшитые эпихлоргидринбм, выпускаются под названием «Сефадекс» и «Моно-селект». Сефадексы очень гидрофильны. Маркировки G — для воды, LH — для органических растворителей. К декстранам относят крах­мал, губчатый крахмал.

Агароза — из-за ее высокой стоимости ведут поиск методов мо­дификации с целью обеспечения легкой реакции носителя. Если охла­дить 2 — 6%-й водный раствор агарозы до 45 °С, образуются крупно­пористые гели, которые нельзя автоклавировать и высушивать. Раз­личные фирмы выпускают их под названиями «Сефароза», «Биогель», «Ультрагель».

Агар — компонент клеточных мембран некоторых красных мор­ских водорослей, содержит два полисахарида: агарозу и агаропектип. Гели получают при охлаждении 2 — 5%-го горячего водного раство­ра.

Альгиновые кислоты и их соли — альгинаты. Альгинат — основной структурный полисахарид бурых морских водорослей. В присутствии моноавлентиых катионов он, даже в низких концентра­циях, образует вязкий раствор, а в присутствии двухвалентных катио­нов (Са2+) наблюдается образование геля.

Каррагинаны — гетерогенные полисахариды. Для иммобилиза­ции используют к-каррагинан — нерастворимую фракцию, получае­мую путем добавления ионов кальция к водному экстракту карраги-нана в физиологическом растворе в присутствии ионов К+.

Белкидля иммобилизации используют ограниченно из-за подвер­женности воздействию микробов. Вместе с тем они обладают и ря­дом преимуществ: образуют очень тонкие пленки (мембраны), имеют значительную вместимость для ферментов, способны к биодеграда­ции. Наиболее часто в качестве носителей применяют структурные белки — кератин, фибрион, коллаген, двигательные — миозин, транс­портные — сывороточный альбумин. Кератин, получаемый путем спе­циальной обработки перьев, имеет в своем составе серосодержащую аминокислоту, цистеин, поэтому представляет особый интерес для им­мобилизации SH-ферментов. Этот белок нерастворим в воде, слабых кислотах и щелочах, в спирте, эфире, ацетоне.