CN106999998B - 通过将酶固定化到官能化支持物上在水中降解和失活抗生素的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于降解和失活至少一种生物异源物质的方法，所述至少一种生物异源物质存在于水性介质中。所述方法包括以下步骤：(a)将至少一种酶移植到固体支持物上，(b)将具有所述至少一种酶的所述固体支持物温育到所述水性介质中，并且(c)测量所述至少一种生物异源物质的浓度的演变。所述方法的值得注意之处在于所述至少一种酶是New‑Dehli金属‑β‑内酰胺酶1，从糙皮侧耳菌提取的漆酶和/或从铜绿假单胞菌提取的β‑内酰胺酶，并且在于所述固体支持物是移动床载体。
Description
发明领域
本发明涉及降解和失活生物异源物质(xenobiotics)，优选抗生素的方法，所述生物异源物质存在于水性介质(aqueous medium)中。更具体地，本发明涉及固定化在固体支持物上以降解和失活存在于水中的抗生素的酶。
本发明还涉及固体支持物，在其上固定化了能够降解和灭活存在于水性介质中的抗生素的酶。
发明背景
美国专利申请公开的US 2013/0236944 A1涉及通过使用酶如漆酶，脂肪酶，纤维素酶，酮还原酶，β-内酰胺酶和/或红霉素酯酶来使环境中的抗生素失活的方法。所公开的组合物具有净化污染的环境的目的，并且在它们到达环境之前，防止来自废物和废水流出物(wastewater effluent)的抗生素对环境的污染。本公开的漆酶来自于变色栓菌(Trametes versicolor)(或采绒革盖菌(Coriolus versicolor))。本公开的脂肪酶来自无色杆菌属的种(Achromobacter spp)。本公开的纤维素来自里氏木霉(Trichodremareesei)。本公开的漆酶靶向的抗生素选自环化素家族(四环素，土霉素(OTC)和金霉素))或β-内酰胺类家族，青霉素(阿莫西林)，头孢菌素(头孢地尼(cefdinir))和/或碳青霉烯(亚胺培南)。本公开的脂肪酶靶向的抗生素选自大环内酯家族(红霉素)或β-内酰胺家族(阿莫西林)。本公开的酮还原酶靶向的抗生素选自β-内酰胺家族(阿莫西林或亚胺培南)。β-内酰胺酶靶向的抗生素选自β-内酰胺家族(青霉素，头孢菌素(cephalosporin)，头霉素(cephamycin)或碳青霉烯)。本公开的红霉素-酯酶靶向的抗生素选自大环内酯家族(红霉素或克拉霉素)。本公开进一步提供了固体支持物，其包含固定化在其上的至少一种抗生素失活酶。固体支持物可以包括吸附材料。固体支持物可以是通过共价连接固定酶的膜。酶也可以通过凝胶捕获(gel entrapment)来固定。固体支持物可以包装在柱中或用于填充床反应器中，待处理的环境的或废水流经反应器并与固定化酶接触。固体支持物还可以与其它固体支持物偶联以增强失活过程。
使用固体支持物的优点是公知的。待处理的抗生素与酶之间的接触面积增加，因此有利于酶反应的速率和产率。此外，已知固体支持物相对地耐高压和高温。
然而，上述公开的设定，即在柱中的包装或在填充床反应器中的使用将导致困难，诸如与通过反应器的流体的“栓塞(plug)”的反向混合(back mixing)导致各种问题，诸如在整个载体表面上难以获得负载(即待处理的水)的均匀分布的困难。
发明概述
本发明涉及用固定化在固体支持物上的酶降解和失活抗生素，诸如在水性介质中存在的β-内酰胺抗生素和/或磺酰胺抗生素的技术问题。这种技术问题的解决方案寻找促进已知工艺和/或防止明显由固体支持物引起的一些固有问题的的方法。
本发明在主要方面涉及降解和失活至少一种生物异源物质的方法，所述至少一种生物异源物质存在于水性介质中。所述方法包括以下步骤：
a.将至少一种酶移植到固体支持物上，
b.将具有所述至少一种酶的所述固体支持物温育到所述水性介质中，并且
c.测量所述至少一种生物异源物质的浓度的演变。
所述方法的值得注意的之处在于所述至少一种酶是New-Dehli金属-β-内酰胺酶1(New-Dehli metallo-β-lactamase 1)，从糙皮侧耳菌(Pleurotus ostreatus)提取的漆酶和/或从铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)提取的β-内酰胺酶，并且在于所述固体支持物是移动床载体。
在一个实施方案中，所述移动床载体在高密度聚乙烯中。
在一个实施方案中，所述移动床载体是Kaldnes生物芯片。
在一个实施方案中，所述移动床载体在至少一种酶的所述移植之前用至少一种前体活化。
在一个实施方案中，在至少一种酶的所述移植之前，用含有反应基团(reactivegroup)，诸如环氧基(epoxy)或醌基的层的沉积官能化移动床载体。
在一个实施方案中，所述官能化步骤通过在大气压下通过冷等离子体沉积(coldplasma deposition)或通过涂覆(coating)用所述至少一种前体表面处理所述移动床载体进行，所述涂覆优选为自动-聚合过程。
在一个实施方案中，所述至少一种前体是聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(polyglycidyl methacrylate)、多巴胺、马来酸酐(maleic anhydride)/乙烯基三甲氧基硅烷(vinyltrimethoxysilane)或多巴胺丙烯酰胺(dopamine acrylamide)/乙烯基三甲氧基硅烷(vinyltrimethoxysilane)，优选聚甲基丙烯酸缩水甘油酯或多巴胺。
在一个实施方案中，所述方法还包括在将所述至少一种酶移植到所述固体支持物上之后通过微生物抗粘附层(anti-adhesion layer)饱和所述固体支持物的步骤。
在一个实施方案中，所述微生物抗粘附层包含吐温20。
在一个实施方案中，以纯化形式选择所述至少一种酶。
在一个实施方案中，所述培养步骤在室温和搅拌下进行，优选以30、50、100、200和300rpm，更优选以100rpm搅拌。
在一个实施方案中，所述测量所述至少一种生物异源物质浓度的演变的步骤通过UV吸光度测量或通过液相色谱(liquid chromatography)/串联质谱法(tandem massspectrometry)进行。
在一个实施方案中，所述至少一种生物异源物质是至少一种抗生素。
在一个实施方案中，所述至少一种抗生素是选自β-内酰胺抗生素的类别或选自磺酰胺(sulfonamide)抗生素类别的抗生素。
在一个实施方案中，所述抗生素是阿莫西林(amoxicillin)或磺胺甲恶唑(sulfamethoxazole)。
本发明在其主要方面还涉及固体支持物，其包含至少一种适于降解和失活至少一种生物异源物质的酶，所述至少一种生物异源物质存在于水性介质中。所述固体支持物的值得注意之处在于所述至少一种酶是New-Dehli金属-β-内酰胺酶1，从糙皮侧耳菌提取的漆酶和/或从铜绿假单胞菌提取的β-内酰胺酶，并且在于所述固体支持物是移动床载体。
本发明在第一辅助方面进一步涉及降解和失活至少一种生物异源物质的方法，所述至少一种生物异源物质存在于水性介质中。所述方法包括以下步骤：
a.将从糙皮侧耳菌提取的漆酶温育到所述水性介质中，并且
b.测量所述至少一种生物异源物质的浓度的演变。
所述方法的值得注意之处在于从糙皮侧耳菌提取的所述漆酶以其纯的形式使用。
在一个实施方案中，所述培养步骤在室温和搅拌下进行，优选以30、50、100、200和300rpm，更优选以100rpm搅拌。
在一个实施方案中，所述测量所述至少一种生物异源物质浓度的演变的步骤通过UV吸光度测量或通过液相色谱/串联质谱法进行。
在一个实施方案中，所述至少一种生物异源物质是至少一种抗生素。
在一个实施方案中，所述至少一种抗生素是选自磺酰胺抗生素类别的抗生素。
在一个实施方案中，所述抗生素是磺胺甲恶唑。
在一个实施方案中，从糙皮侧耳菌提取的所述漆酶固定化在固体支持物上，优选固定化在移动床载体上。
在一个实施方案中，所述移动床载体在高密度聚乙烯中。
在一个实施方案中，所述移动床载体是Kaldnes生物芯片。
在一个实施方案中，在从糙皮侧耳菌提取的所述漆酶的所述移植之前，用含有反应基团，诸如环氧基或醌基的层的沉积官能化所述移动床载体。
在一个实施方案中，所述官能化步骤通过在大气压下通过冷等离子体沉积或通过涂覆用所述至少一种前体表面处理所述移动床载体进行，所述涂覆优选为自动-聚合过程。
在一个实施方案中，所述至少一种前体是聚甲基丙烯酸缩水甘油酯、多巴胺、马来酸酐/乙烯基三甲氧基硅烷或多巴胺丙烯酰胺/乙烯基三甲氧基硅烷，优选聚甲基丙烯酸缩水甘油酯或多巴胺。
在一个实施方案中，从糙皮侧耳菌提取的所述漆酶的所述固定化还包括在从糙皮侧耳菌提取的所述漆酶固定化到所述所述固体支持物上之后通过微生物抗粘附层饱和所述固体支持物的步骤。
在一个实施方案中，所述微生物抗粘附层包含吐温20。
本发明在第二辅助方面进一步涉及降解和失活至少一种抗生素的方法，所述至少一种抗生素存在于水性介质中。所述方法包括以下步骤：
a.将New-Dehli金属-β-内酰胺酶1温育到所述水性介质中，并且
b.测量所述至少一种抗生素的浓度的演变。
所述方法的值得注意之处在于所述至少一种抗生素是选自β-内酰胺，多肽，lincosanide，四环素，磺酰胺和/或大环内酯类别的一种抗生素。
在一个实施方案中，所述New-Dehli金属-β-内酰胺酶1由BL21 2D3型的细菌大肠杆菌(Escherichia coli)产生。
在一个实施方案中，已经用质粒，优选pOPINF质粒转化了所述BL21 2D3型的细菌大肠杆菌。
在一个实施方案中，所述pOPINF质粒包含编码肺炎克雷伯菌(Klebsiellapneumonia)的New-Dehli金属-β-内酰胺酶1的基因。
在一个实施方案中，选自β-内酰胺类别的所述抗生素选自青霉素和carbapanem，优选阿莫西林和/或亚胺培南。
在一个实施方案中，选自多肽类中的所述抗生素是杆菌肽(bacitracin)。
在一个实施方案中，所选择的linconsanide类中的所述抗生素是林可霉素(lincomycin)。
在一个实施方案中，选自四环素类的所述抗生素是土霉素(oxytetracycline)。
在一个实施方案中，选自磺酰胺类中的所述抗生素是磺胺甲恶唑和/或甲氧苄啶(trimethoprime)。
在一个实施方案中，选自大环内酯类之中的所述抗生素是泰乐菌素(tylosine)和/或红霉素。
在一个实施方案中，所述至少一种抗生素的浓度为100μg.ml-1。
在一个实施方案中，所述New-Dehli金属β-内酰胺酶1在所述水性介质中的浓度为300μg.ml-1。
在一个实施方案中，所述培养步骤在室温和搅拌下进行，优选以30、50、100、200和300rpm，更优选以100rpm搅拌。
在一个实施方案中，所述温育步骤在1小时期间进行。
在一个实施方案中，所述水性介质包含去离子水。
在一个实施方案中，所述水性介质还包含浓度为12.5mM的作为缓冲剂的4-(2-羟乙基)-1-哌嗪乙磺酸(4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazineethanesulfonic acid)(HEPES)。
在一个实施方案中，所述测量所述至少一种生物异源物质浓度的演变的步骤通过UV吸光度测量或通过液相色谱/串联质谱法进行。
本发明的上述方面的所有特征可以组合或彼此替换。
附图简述
在下文中，我们简要地描述根据本发明的实施方案的图。在实施方案的详细描述中给出进一步的细节。该图的目的是说明本发明，而不应被理解为限制性的。
图1：通过用从铜绿假单胞菌提取的β-内酰胺酶生物官能化(基于PGMA的层)的Kaldnes生物芯片的扫描电子显微镜(SEM)获得的图像；图1a，无吐温20；图1b，有吐温20(5％)，与微生物溶液(构巢曲霉(Aspergillus nidulans)和铜绿假单胞菌)接触196小时后。
图2：通过用从铜绿假单胞菌提取的β-内酰胺酶生物官能化(多巴胺作为层前体)的Kaldnes生物芯片的SEM获得的图像；图2a，没有吐温20；图2b，有吐温20(5％)，与微生物溶液(构巢曲霉和铜绿假单胞菌)接触196小时后。
图3：通过用从糙皮侧耳菌提取的漆酶生物官能化(基于PGMA的层)的Kaldnes生物芯片的SEM获得的图像；图3a，无吐温20；图3b，有吐温20(5％)，与微生物溶液(构巢曲霉和铜绿假单胞菌)接触196小时后。
图4：通过用从糙皮侧耳菌提取的漆酶生物官能化(多巴胺作为层前体)的Kaldnes生物芯片的SEM获得的图像；图4a，没有吐温20；图4b，有吐温20(5％)，与微生物溶液(构巢曲霉和铜绿假单胞菌)接触196小时后。
发明详述
以下描述本质上仅仅是示例性的，并且不旨在以任何方式限制本教导，应用或用途。
在固体支持物上固定化酶是有用的，因为它增强了酶的性质。例如，可以证明以下优点：
1)酶的自溶受到限制或相当大地减慢，
2)酶针对放置支持物的化学和生物环境受到保护，
3)酶的寿命增加，并且
4)酶活性的增加。
最后一个特征(酶活性的增加)可能是由于以下事实：首先，由于刚性增加，酶移植到固体支持物上时更稳定，其次，存在有布置为与一个底物反应的多种酶。在固体支持物上，酶处于准备进行酶促反应的构造，而在大体积中，一些酶可以处于活化状态，而另一些酶不是活化的。
New-Dehli金属-β-内酰胺酶1(NDM-1)是属于金属-β-内酰胺酶家族的酶。它由blandm-i基因编码，该基因从导致医院感染中的多抗性问题的细菌中分离。实际上，这种酶被认为是一种碳青霉烯酶。来自Kumarasamy K.K.et al.(Lancet Infect.Dis.,2010,10,597-602)的研究已经显示，肺炎克雷伯杆菌NDM-1阳性菌株或大肠杆菌NDM-1阳性菌株对除了替吉环素(tigecycline)和粘菌素之外的所有抗生素均具有高度抗性。
铜绿假单胞菌是非常普遍的医院细菌，从该细菌中提取的β-内酰胺酶提供了赋予抗生素抗性的大的一组机制，如在Livermore D.M.(Antimicrobial Resistance,2002,34,634-640)的研究中所显示。
因此，可以使用上述提到的NDM-1和从铜绿假单胞菌中提取的β-内酰胺酶的负面特征来降解在水性介质中发现的β-内酰胺抗生素。
来自Migliorie L.et al.(Journal of Hazardous Materials,2012,215-216,227-232)的研究表明，土霉素(OTC)可以通过粗制的糙皮侧耳菌漆酶生物降解。但是，漆酶以其纯化形式，即从真菌中提取的漆酶，在不存在菌丝体的情况下仍然不能降解OTC。
因此，本发明包括将New-Dehli金属-β-内酰胺酶1(NDM-1)，从糙皮侧耳菌提取的漆酶和/或从铜绿假单胞菌提取的β-内酰胺酶固定化在特定的固体支持物上。
上面固定有酶的固体支持物是移动床载体(moving bed carrier)。所述移动床载体适于在移动床反应器中使用。
事实上，移动床反应器，意指移动床载体诸如如欧洲专利公开EP 0 575314B1所述的Kaldnes载体，可以用于降低使用包装反应器(packed-be reactor)固有的堵塞风险。
国际专利申请公开WO 2013/149662A1公开了具有Kaldnes样载体形状并接种有一种或多种微生物菌株的移动床生物膜载体。这些载体用于移动床生物膜反应器(MBBR)。载体在MBBR中的主要作用是为其表面上的微生物群落(microorganism community)的生长提供支持物。载体提供了在体积和表面之间的比例方面的最佳解决方案，这可用于载体本身上的微生物的生长。Kaldnes样载体也由可生物降解的材料制成，例如生物塑料，并且因此是用于培养微生物的碳源。
优选地，构成移动床反应器的所述载体在高密度聚乙烯，例如Kaldnes生物芯片中。
为了比较的目的，上述酶也将锚定在其它固体支持物上，例如304型不锈钢镜(Type 304 Stainless Steel Mirror)或尼龙聚酰胺膜。
Kaldnes载体的形状类似于盘(dish)，其具有在盘内部的三维制格(checkering)和外部上的翅片(fin)。表面积等同于75cm2。
304型不锈钢镜的表面积等同于3.14cm2。
尼龙聚酰胺膜的表面积等同于2.25cm2。
固体支持物的官能化
Kaldnes载体通过抗性共价键用酶生物活化。在酶固定化之前，Kaldnes载体的表面被官能化。
Kaldnes载体的表面处理可以通过在大气压下通过冷等离子体沉积法沉积官能化的层来进行，例如使用甲基丙烯酸缩水甘油酯生成环氧基官能化的聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(PGMA)层。
Kaldnes载体的表面处理也可以通过涂覆进行，优选通过自动-聚合过程，更优选地通过多巴胺的自动聚合。例如，自动聚合方法可以通过在搅拌(150rpm)下将Kaldnes载体浸入包含盐酸多巴胺(2mg.ml-1)和三(羟甲基)氨基甲烷盐酸-Tris-HCl(10mM)的溶液(pH＝8.5)进行。搅拌4小时后，将载体用
水冲洗5次，干燥并在4℃下储存。所得到的官能化表面呈现反应性的醌基团。
活化载体的生物官能化
这些活性表面随后可以与酶(NDM-1，从糙皮侧耳菌提取的漆酶，和/或从铜绿假单胞菌提取的β-内酰胺酶)生物缀合。
酶通过与官能团反应的共价结合而锚定。这确保酶对表面的牢固锚定。也可能涉及酶和表面之间的较弱的相互作用(非共价结合)。
为了进行固定化过程，将酶溶解在缓冲溶液中。缓冲溶液为磷酸盐缓冲盐水(PBS)，并加入终浓度为1mg.ml-1的酶，然后将官能化的Kaldnes载体加入到该温育溶液中，并在1小时期间以100rpm搅拌后实现官能化(即，形成肽键)。然后将固体支持物用PBS漂洗5次并干燥。
通过使用多巴胺作为层前体，只有用Kaldnes载体才可能通过酶生物官能化固体支持物。没有成功地将酶移植到304型不锈钢镜子上，尽管那些表面已经用多巴胺官能化。
必须注意，载体可以用几种不同的酶进行生物官能化，例如用从糙皮侧耳菌提取的漆酶和用从铜绿假单胞菌提取的β-内酰胺酶。
用吐温20饱和载体
生物活化的Kaldnes载体进一步用微生物抗粘附层饱和。微生物抗粘附层包含吐温20，并具有限制微生物在生物活化的Kaldnes载体表面上粘附的功能。
该饱和步骤的目的是保护酶免受微生物的不期望的代谢。该饱和步骤的目的还是保护酶免受微生物积聚引起的抑制/中和。
蛋白质的定量和分布
通过比色测定法对生物活化的Kaldnes载体进行蛋白质定量。比色测定法是可从Bio-Rad获得的RC DC TM(还原剂和去垢剂相容(Reducing agent and DetergentCompatible))蛋白质测定法。该测定法通过在含有溶解的酶的温育溶液上反向滴定(backtitration)来实现。
还进行了生物活化的Kaldnes载体上酶的分布的测定。测试是LavaPurpleTM测试，其是深紫色总蛋白质染色，使用具有epicocconone的酶的可逆荧光染色过程进行，并且可从GE Healthcare Life Sciences获得。在这种情况下，这种LavaPurpleTM测试用于通过染色固定化酶来定位生物芯片的表面。
还使用LavaPurpleTM测试来确定生物官能化载体对水层流的阻力。
酶活性的测量
一旦已经根据上述方案激活Kaldnes载体，测量酶活性。已经测试了存在于水性介质中的两种抗生素。已将选自β-内酰胺类抗生素的抗生素，即阿莫西林和选自磺胺类抗生素的抗生素，即磺胺甲恶唑用于确定生物活化的Kaldnes载体的潜力。
在注射器过滤器单元(一次性孔径为0.22μm)上预先过滤的自来水样品，且具有HEPES(12.5mM)，和浓度为100μg/ml的抗生素。
为了比较的目的，将测试用游离酶降解抗生素。准备在注射器过滤器单元(一次性孔径为0.22μm)上预先过滤的自来水样品，具有HEPES(12.5mM)，和浓度为100μg.ml-1的抗生素。
实现UV吸光度测量以确定抗生素浓度的演变。阿莫西林是在210nm吸收的化合物，并且磺胺甲恶唑是在260nm吸收的化合物。每24小时测定吸光度，并因此测定浓度。
结果
下表鉴定了关于抗生素降解的不同实验的结果。
表I：当利用从铜绿假单胞菌提取的β-内酰胺酶(基于PGMA的层)时，降解的阿莫西林的量。
对于Kaldnes生物芯片，实验重复了3次，并且对于钢镜重复9次。降解的阿莫西林的量对应于在整个活性持续时间整合的降解的阿莫西林的总量。
表I清楚地表明，当从铜绿假单胞菌提取的酶β-内酰胺酶通过在大气压下通过冷等离子体涂覆应用到固体支持物上的基于PGMA的层锚定时，固定化酶的量在Kaldnes载体上比另一种支持物(即304型不锈钢镜)上更重要约10倍。
当酶固定在Kaldnes载体上时，降解的抗生素的量也显著增加。
实际上，通过使用Kaldnes支持物，已经降解了比在酶以其游离形式使用时高12倍的阿莫西林的浓度(参见条目3和4)。相比之下，相对于使用游离酶，使用钢支持物并没有改善抗生素的降解过程(条目1和2)。
已经研究的游离酶的量对应于已经固定在固体支持物上的酶量，并且在固体支持物的生物官能化期间通过反向滴定温育溶液来测定。
这表明Kaldnes载体增强阿莫西林的酶促降解的功效。
吐温20与Kaldnes载体上的β-内酰胺酶一起的存在具有增加生物活化的固体支持物的活性时间的效果。
表II：当利用从糙皮侧耳菌提取的漆酶(基于PGMA的层)时降解的磺胺甲恶唑的量。
对于Kaldnes生物芯片，实验重复了3次，并且对于钢镜重复9次。降解的磺胺甲恶唑的量对应于在整个活性持续时间整合的降解的磺胺甲恶唑的总量。
表II清楚地表明，当从糙皮侧耳菌提取的漆酶通过在大气压下通过冷等离子体涂覆应用到固体支持物上的基于PGMA的层锚定时，固定化酶的量在Kaldnes载体上比另一种支持物(即304型不锈钢镜)上更重要约150倍。在将酶在Kaldnes载体上固定haunted时，降解的抗生素的量也显著增加。
使用漆酶，固定化是增强酶活性的重要参数。实际上，酶以其游离形式使用时，不会给出降解的抗生素的高水平。
吐温20与Kaldnes载体上的漆酶一起的存在具有增加生物活化的固体支持物的活性时间的效果。
表III：使用从铜绿假单胞菌提取的β-内酰胺酶(多巴胺作为层前体)时降解的阿莫西林的量。
实验重复了3次。降解的阿莫西林的量对应于在整个活性持续时间整合的降解的阿莫西林的总量。
表III清楚地表明，阿莫西林的降解在β-内酰胺酶固定化在Kaldnes载体上时比在β-内酰胺酶以其游离形式使用时更有效约8至9倍。
微生物抗粘附层的存在也增强了由固定化酶进行的降解反应。
表IV：当使用从糙皮侧耳菌提取的漆酶(多巴胺作为层前体)时降解的磺胺甲恶唑的量。
实验重复了3次。降解的磺胺甲恶唑的量对应于在整个活性持续时间整合的降解的磺胺甲恶唑的总量。
与使用β-内酰胺酶获得的结果类似，表IV清楚地表明，阿莫西林的降解在漆酶固定化在Kaldnes载体上时比在漆酶以其游离形式使用更有效约8至9倍。
微生物抗粘附层的存在也增强了由固定化酶进行的降解反应。
表V：使用固定在Kaldnes生物芯片上的New-Dehli金属-β-内酰胺酶1(NDM-1)时降解的阿莫西林的量。
实验重复了3次。降解的阿莫西林的量对应于在整个活性持续时间整合的降解的阿莫西林的总量。
表V指示将NDM-1固定在Kaldnes载体上时获得的结果。当固定化NDM-1时，降解的阿莫西林的量比以当该酶以其游离形式使用时重要约8倍。
进一步发现NDM-1酶的令人感兴趣的特征。事实上，不仅可以降解阿莫西林(β-内酰胺抗生素)，而且还可降解几种其他的属于其他抗生素家族的抗生素。
为了证明NDM-1酶的这些新性质，已经用含有编码肺炎克雷伯氏菌NDM-1的基因的poPINF质粒转化了BL21 2D3型的细菌大肠杆菌。蛋白质的产生如Green V.L.et al.(ActaCrystallogr.2011,F67,1160-1164)所述进行，具有很少修改：用弗氏压碎器(Frenchpress)进行细胞裂解之前加入另外的冷冻步骤。仅使用HisTrap FF柱(GE Healthcare)进行NDM-1分离和纯化。在
Ultra-4离心过滤单位3000MWL(1000xg，15分钟)中洗涤三次，允许去除过量的咪唑。然后将酶重新悬浮于PBS中。
使用在含有去离子水和HEPES 12.5mM的水性介质中的浓度300μg.ml-1的游离的NDM-1酶已经进行降解实验。以100μg.ml-1(终体积：1mL)的终浓度加入抗生素。在1小时期间在室温下以100rpm搅拌进行降解测定。实现UV吸收测量以确定培养基中抗生素浓度的演变。
表VI：NDM-1酶降解抗生素列表。
实验重复4次。
结果表明，NDM-1能够降解属于6个不同家族的9种抗生素。不仅可以降解β-内酰胺(条目1和2)，而且还可以降解多肽、lincosanide、四环素、磺酰胺和大环内酯抗生素。
根据与上面解释的相同的方案，Kaldnes载体可以进一步由几种酶官能化。当β-内酰胺酶和漆酶两种同时使用时研究的抗生素是阿莫西林。
表VII：当使用从铜绿假单胞菌提取的β-内酰胺酶(Lact.)和从糙皮侧耳菌提取的漆酶(Lacc.)两种(基于PGMA的层)时降解的阿莫西林的量。
实验重复3次。
表VIII:当使用从铜绿假单胞菌提取的β-内酰胺酶(Lact.)和从糙皮侧耳菌提取的漆酶(Lacc.)两种(多巴胺作为层前体)时降解的阿莫西林的量。
实验重复3次。
具有底物限制条件的结果
在前面表格中呈现的结果关注的是在100μg.·ml-1浓度的水性介质中抗生素降解的结果。该浓度比在属于天然环境的水性介质中可以发现的浓度高1000倍。
实际上，本发明的Kaldnes载体设计为有效地处理水性介质，其显著地是工业废水(industrial wastewater)、再循环工艺用水(recycled process water)、药用植物废水(pharmaceutical plant wastewater)、城市废水(municipal wastewater)、卫生设备废水(sanitary wastewater)、污水(sewage)、污泥(sludge)、农场废水(farm wastewater)、动物农场废水(animal farm wastewater)、养鱼场废水(fish farm wastewater)、农业场所废水(agricultural site wastewater)、医院废水(hospital wastewater)、医疗中心废水(medical center wastewater)、疗养院废水(nursing home wastewater)、城市污水(urban wastewater)、合并废水(collective wastewater)、废水处理厂流出物(wastewater treatment plant effluent)或农用肥料(agricultural manure)。
因此，在含有浓度为100ng.ml-1(即比先前实验中少1000倍的抗生素)的介质中测试用一种或多种酶生物官能化的Kaldnes载体。
已知酶促反应受到最小浓度的限制，低于所述最小浓度，酶和底物之间相互作用的概率为零。低于最小浓度的浓度不能由系统处理。然而，如果酶的量在介质中增加，例如通过增加生物活化生物芯片或载体的数量，则可以处理仅含有弱剂量抗生素(即100ng·ml-1)的介质。
通过液相色谱-串联质谱法(LC/MS-MS)实现了在该弱剂量下抗生素浓度的检测。
表IX：当使用弱浓度的抗生素时，降解的抗生素(Ab)的量(层前体：多巴胺；固体支持物：Kaldnes生物芯片)
实验重复3次。
这些上述结果表明，当几个生物活化的Kaldnes载体一起使用时(例如，总共7个生物芯片)，整个系统能够降解弱剂量的抗生素。
测试在室温下在1小时期间以100rpm的搅拌进行。
使用β-内酰胺酶时研究的抗生素是阿莫西林。
当使用漆酶时研究的抗生素是磺胺甲恶唑。
当β-内酰胺酶和漆酶同时使用时研究的抗生素是阿莫西林。
吐温20的作用
使用生物活化的Kaldnes生物芯片进一步详细地研究了吐温20(聚山梨醇20)存在的影响。
制备包含真菌构巢曲霉和细菌铜绿假单胞菌的溶液。将生物培养物离心并洗涤两次至PBS中。除去上清液，并且将团粒悬浮于PBS中。将悬浮的团粒与生物活化的Kaldnes生物芯片温育以测试微生物对这些生物活化的Kaldnes生物芯片的粘附。在不搅动的情况下进行温育以有利于粘附，并在196小时期间进行。
通过扫描电子显微术(SEM)分析检查粘附性。
一方面，图1(用从铜绿假单胞菌提取的β-内酰胺酶生物官能化的Kaldnes生物芯片)和3(用从糙皮侧耳菌提取的漆酶生物官能化的Kaldnes生物芯片)表明当使用基于PGMA的层来官能化Kaldnes生物芯片时，用吐温20的表面饱和对防止构巢曲霉粘附是必要的。有或没有吐温20的表面饱和时，没有观察到细菌铜绿假单胞菌的粘附。
另一方面，图2(从铜绿假单胞菌提取的β-内酰胺酶)和4(从糙皮侧耳菌提取的漆酶)表明当使用多巴胺作为层前体官能化Kaldnes生物芯片时，用吐温20饱和表面对防止真菌构巢曲霉在表面上的粘附是需要的。有或没有吐温20的表面饱和时，没有观察到细菌铜绿假单胞菌的粘附。
使用用PGMA或自动聚合的多巴胺官能化的304型不锈钢镜的固体支持物获得类似的结果。也在不搅动的情况下进行温育以有利于粘附，并在96小时期间进行。
对水通量的阻力
固体支持物(Kaldnes载体或304型不锈钢镜)已经对水层流测试。流速为30km.h-1。将LavaPurpleTM测试用于在一定时间后定位固体支持物的表面。
对载体进行抗生素降解试验，以测量层流测试后的活性。
对于用PGMA官能化的支持物，测试在10天后进行。
对于用多巴胺官能化的支持物，测试在6天后进行
在所有情况下，已经观察到已经保留了生物芯片的活性。
Kaldnes载体的存储
干燥后的生物官能化Kaldnes载体已经在4℃的冰箱中保存。对载体进行抗生素降解测试以测量活性。
表X：在4℃下用PGMA官能化的Kaldnes载体保存的长度。
表XI：在4℃下用多巴胺官能化的Kaldnes载体保存的长度
在这两种情况下(表X和XI)，已经观察到用酶生物官能化的Kaldnes载体保留了用于抗生素降解反应的酶活性。
评估由降解产生的产物的毒性
通过生态毒性测试来估计生成的次级代谢物的毒性，以证明该方法降解和失活抗生素的能力。
为此，在通过在PGMA和DOPA官能化的Kaldnes上固定化的酶代谢之前(T0)和之后在30分钟，1小时和24小时接触后，对降解介质进行测试。
通过进行以下测试来估计上清液的毒性：
-对微藻的急性毒性测试羊角月牙藻(Selenastrum capricornutut)根据ISO8692：2012水质-对淡水藻类和单细胞绿藻的生长抑制试验。
-水蚤(Daphnia)急性毒性测试根据ISO 6341：2012水质-Daphnia magna Straus(枝角目(Cladocera)，甲壳纲(Crustacea))的移动性的抑制测定-急性毒性测定。
-对细菌的非特异性毒性测试：发光细菌法(Microtox)根据EN ISO 1 1348-3水质-水样品对费希尔氏弧菌(Vibrio fischeri)发光的抑制作用的测定(发光细菌测试(Luminescent bacteria test))。
-对大鼠肝瘤细胞系H4IIE.Luc的细胞毒性测试：细胞活力测定
使用可以由先前引用的标准提供和限定的最大体积的测试溶液进行测试。结果表示为藻类和水蚤测试的生长抑制的百分比，为Microtox测试的光发射抑制百分比和细胞毒性测试的细胞活力抑制百分比。
表XII：通过从铜绿假单胞菌提取的β-内酰胺酶降解的阿莫西林的降解期间毒性的演变。
表XIII：通过从铜绿假单胞菌提取的β-内酰胺酶和通过从糙皮侧耳菌提取的漆酶降解的阿莫西林的降解期间毒性的演变。
表XIV：通过New-Dehli金属-β-内酰胺酶1(NDM-1)降解的阿莫西林的降解期间毒性的演变。
表XV:通过New-Dehli金属-β-内酰胺酶1(NDM-1)和通过从糙皮侧耳菌提取的漆酶降解的阿莫西林的降解期间毒性的演变。
表XVI:通过从糙皮侧耳菌提取的漆酶降解的磺胺甲恶唑的降解期间毒性的演变。
结果(表XII至XVI)表明，在所有情况下，并且对于所有测试，抗生素降解后的毒性降低，这表明生成的代谢物不会产生比亲本化合物更高的毒性和/或细胞毒性。
已经参考实施本发明的最佳方式描述了本发明。显然，在阅读和理解本说明书时，他人会想到修改和改变。旨在包括所有这些修改和改变，只要它们在所附权利要求书或其等同物的范围内。
在任何情况下，上述实施方案不应以限制性的意义理解。特别地，上述实施方案的特征也可以彼此替换或组合。
Claims (22)
1.用于降解和失活至少一种生物异源物质(xenobiotic)的方法，所述至少一种生物异源物质存在于水性介质中，其包括以下步骤：
a.将至少一种酶移植到固体支持物上，
b.将具有所述至少一种酶的所述固体支持物温育到所述水性介质中，并且
c.测量所述至少一种生物异源物质的浓度的演变，
其中所述至少一种酶是New-Dehli金属-β-内酰胺酶1(New-Dehli metallo-β-lactamase 1)，和任选地选自从糙皮侧耳菌(Pleurotus ostreatus)提取的漆酶和从铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)提取的β-内酰胺酶中的一种或两种酶，并且其中所述固体支持物是移动床载体。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于所述移动床载体在高密度聚乙烯中。
3.根据权利要求1或2中任一项的方法，其特征在于所述移动床载体是Kaldnes生物芯片。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于所述移动床载体在至少一种酶的所述移植之前用至少一种前体活化。
5.根据权利要求4的方法，其特征在于所述活化步骤通过在大气压下通过冷等离子体沉积(cold plasma deposition)或通过涂覆用所述至少一种前体表面处理所述移动床载体进行。
6.根据权利要求5的方法，所述涂覆为自动-聚合过程。
7.根据权利要求4-6中任一项的方法，其特征在于所述至少一种前体是聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(polyglycidyl methacrylate)、多巴胺、马来酸酐(maleic anhydride)和乙烯基三甲氧基硅烷(vinyltrimethoxysilane)，或多巴胺丙烯酰胺(dopamine acrylamide)和乙烯基三甲氧基硅烷。
8.根据权利要求7的方法，所述至少一种前体是聚甲基丙烯酸缩水甘油酯或多巴胺。
9.根据权利要求1的方法，其特征在于所述方法还包括在将所述至少一种酶移植到所述固体支持物上之后通过微生物抗粘附层(anti-adhesion layer)饱和所述固体支持物的步骤。
10.根据权利要求9的方法，其特征在于所述微生物抗粘附层包含吐温20。
11.根据权利要求1的方法，其特征在于以纯化形式选择所述至少一种酶。
12.根据权利要求1的方法，其特征在于所述温育步骤在室温和搅拌下进行。
13.根据权利要求12的方法，以30rpm进行所述搅拌。
14.根据权利要求12的方法，以50rpm进行所述搅拌。
15.根据权利要求12的方法，以100rpm进行所述搅拌。
16.根据权利要求12的方法，以200rpm进行所述搅拌。
17.根据权利要求12的方法，以300rpm进行所述搅拌。
18.根据权利要求1的方法，其特征在于所述测量所述至少一种生物异源物质浓度的演变的步骤通过紫外线吸光度测量，或通过液相色谱(liquid chromatography)和串联质谱法(tandem mass spectrometry)进行。
19.根据权利要求1的方法，其特征在于所述至少一种生物异源物质是至少一种抗生素。
20.根据权利要求19的方法，其特征在于所述至少一种抗生素是选自β-内酰胺抗生素类别或选自磺酰胺(sulfonamide)抗生素类别的抗生素。
21.根据权利要求20的方法，其特征在于所述抗生素是阿莫西林(amoxicillin)或磺胺甲恶唑(sulfamethoxazole)。
22.固体支持物，其包含至少一种适于降解和失活至少一种生物异源物质的酶，所述至少一种生物异源物质存在于水性介质中，特征在于所述至少一种酶是New-Dehli金属-β-内酰胺酶1，和任选地选自从糙皮侧耳菌提取的漆酶和从铜绿假单胞菌提取的β-内酰胺酶中的一种或两种酶，并且所述固体支持物是移动床载体。
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Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
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| CN201896101U (zh) * | 2010-10-13 | 2011-07-13 | 杭州金枫叶科技有限公司 | 用于移动床生物膜反应器的微生物悬浮填料 |
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