CS232642B1 - Immobilization method of biopolymers and cells - Google Patents

Immobilization method of biopolymers and cells Download PDF

Info

Publication number
CS232642B1
CS232642B1 CS835541A CS554183A CS232642B1 CS 232642 B1 CS232642 B1 CS 232642B1 CS 835541 A CS835541 A CS 835541A CS 554183 A CS554183 A CS 554183A CS 232642 B1 CS232642 B1 CS 232642B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
cells
weight
biopolymers
polyethyleneimine
hexane
Prior art date
Application number
CS835541A
Other languages
Czech (cs)
Slovak (sk)
Other versions
CS554183A1 (en
Inventor
Jiri Zemek
Ludovit Kuniak
Original Assignee
Jiri Zemek
Ludovit Kuniak
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 Jiri Zemek, Ludovit Kuniak filed Critical Jiri Zemek
Priority to CS835541A priority Critical patent/CS232642B1/en
Publication of CS554183A1 publication Critical patent/CS554183A1/en
Publication of CS232642B1 publication Critical patent/CS232642B1/en

Links

Landscapes

  • Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)

Abstract

Vynález sa týká oboru biochémie, polymérnej chemie, mikrobiologie a biotechnologie. Vynález rieši sposob imobilizácie biopolymérov, predovšetkým proteinov peptidov, enzýmov a celých mikrobiálnych buniek. Uvedeného účelu sa dosiahne tým, že příslušné biopolymérne látky, resp. celé mikrobiálně buňky sa rozpustia alebo suspendujú v roztoku polyetylénimínu tak, aby koncentrácia polyetylénimínu bola v roztoku 15 až 25 % hmotnostných a koncentrácie biologicky aktívneho proteinu alebo mikrobiálnych buniek 0,25 až 5 % hmotnostných, načo sa homogenizovaný roztok alebo suspenzia zosieťuje bifunkčným sietovacím reagentom, najlepšie s 2-chlormetyloxiránom, 1,6-diizotiokyanátom hexanu, 1,6-diizokyanátom hexanu, gluteraldehydom alebo chloridom kyseliny glutarovej po dobu 10 až 60 minút pri teplote 10 až 30 °C. Vynález má využitie všade, kde je účelné imobilizovať biologicky aktivně látky, resp. celé buňky či už pre analytické, alebo priemyslové využitie.The invention relates to the field of biochemistry, polymeric chemistry, microbiology and biotechnology. The invention addresses the method of immobilizing biopolymers, especially peptide proteins, enzymes and whole microbial cells. That purpose is achieved by having appropriate biopolymer substances, respectively. whole microbial the cells are dissolved or suspended in a polyethyleneimine solution such that the concentration polyethyleneimine was in solution 15 up to 25% by weight and concentrations biologically active protein or microbial from 0.25 to 5% by weight of cells homogenize the solution or suspension crosslinks with a bifunctional crosslinking reagent best with 2-chloromethyloxirane Hexane 1,6-diisothiocyanate, 1,6-diisocyanate hexane, gluteraldehyde or chloride glutaric acid for 10-60 minutes at 10 to 30 ° C. The invention has utility where it is expedient immobilize biologically active substances, respectively. whole cells, either analytical or industrial use.

Description

Přihláška vynálezu sa týká sposobu imobilizácie biologicky aktívnych biopolymérov, predovšetkým proteínov, peptidov, enzýmov a celých mikrobiálnych buniek.The invention relates to a method of immobilizing biologically active biopolymers, in particular proteins, peptides, enzymes and whole microbial cells.

Spósoby imobilizácie biologicky aktívnych biopolymérov ako aj celých buniek sú povačšine viacstupňové procesy, pozostávajúce z přípravy a aktivácie matrice k imobilizácii, adjustácie matrice pre vlastnú imobilizačnú reakciu a z odstránenia nezreagovaných východzích látok a reakčných splodín. Nedostatkom vačšiny nosičov je poměrně nízký obsah funkčných skupin využitelných k imobilizácii, resp. ich nerovnoměrná distribúcia. Uvedené nedostatky čiastočme eliminuje využitie polyetylénimínu ako enzýmového nosiče [E. Kuniak, J. Zemek: AO č. 159,063; J. Zámocký, J. Zemek, E. Kuniak, S. Kučár: AO 198 554; J. Zemek, E. Kuniak, P. Gemeiner, J. Zámocký, Š. Kučár: Enzyme Microb. Technol. 4, 233, (1982)], použité postupy sú však poměrně pracné, zosietený skelet enzýmového nosiča neumožňuje vytvorenie membrány alebo filmu s imobillzovaným enzýmom a v případe, že by mali byť imobilizované celé buňky, výťažnosť imobilizačnej reakcie by bola velmi nízká.Methods of immobilizing biologically active biopolymers as well as whole cells are largely multistep processes consisting of preparing and activating the matrix for immobilization, adjusting the matrix for the actual immobilization reaction, and removing unreacted starting materials and reaction products. The disadvantage of most carriers is the relatively low content of functional groups usable for immobilization, respectively. their unequal distribution. These drawbacks are partially eliminated by the use of polyethyleneimine as an enzyme carrier [E. Kuniak, J. Zemek: AO no. 159.063; J. Zamocky, J. Zemek, E. Kuniak, S. Kucar: AO 198 554; Zemek J., Kuniak E., Gemeiner P., Zámocký J., Š. Curly: Enzyme Microb. Technol. 4, 233, (1982)], but the procedures used are relatively laborious, the cross-linked skeleton of the enzyme support does not allow the formation of a membrane or film with an immobilized enzyme and, if whole cells are to be immobilized, the yield of the immobilization reaction would be very low.

Uvedené nedostatky rieši principiálně nový vynález, a to rozpuštěním alebo suspendováním imobilizovanej látky v roztoku polyetylénimínu a masledovným zosietením uvedeného polymeru. Uvedené nevýhody v podstatnej miere odstraňuje spósob imobilizácie biopolymérov a buniek podlá vynálezu, ktorého podstata spočívá v tom, že do 100 hmotnostných dielov vodného roztoku polyetylénimínu o koncentrácii 30 až 50 % hmotnostných sa přidá 100 hmotnostných dielov vodného roztoku alebo: suspenzie obsahujúce 0,5 až 10 % hmotnostných biopolymérov alebo celých buniek a po zhomogenizovaní reakčnej zmesi sa přidá 5 až 20 hmotnostných dielov bifunkčného sietovacieho reagentu ako 2-chlormetyloxiránu, 1,6-diizokyanátu hexanu, 1,6-diizotiokyanátu hexanu, glutaraldehydu alebo chloridu kyseliny glutarovej, pričorn reakcia prebieha 10 až 60 minút pri teplote 10 až 30 °C.In principle, the above-mentioned drawbacks are solved by the new invention by dissolving or suspending the immobilized substance in a polyethyleneimine solution and by cross-linking said polymer. The above-mentioned disadvantages are substantially eliminated by the method of immobilization of the biopolymers and cells according to the invention, which consists in adding to 100 parts by weight of an aqueous solution of polyethyleneimine at a concentration of 30 to 50% by weight 100 parts by weight of an aqueous solution or: 10% by weight of biopolymers or whole cells and 5 to 20 parts by weight of bifunctional crosslinking reagent such as 2-chloromethyl oxirane, hexane-1,6-diisocyanate, hexane-1,6-diisothiocyanate, glutaraldehyde or glutaric acid chloride are added after homogenization of the reaction mixture. 10 to 60 minutes at 10 to 30 ° C.

Výhodou nového spósobu imobilizácie biopolymérov a celých buniek je jeho jednoduchost, nakoíko netřeba reakčnú zmes špeciálne upravovat, reakcia imobilizácie prebieha pri teplotách běžných v laboratóriách po krátku dobu, po skončení imobilizácie netřeba gél nosiča osobitne adjustovať. Nakolko pri imobilizácii dochádza jednak k imobilizácii kovalentnou vazbou, jednak k enkapsulácii biopolymérov do vnútomej štruktúry nosiča v dosledku čoho je hmotnostný podiel biopolymérov, resp. celých buniek v polyetylénovom nosiči velmi vysoký, až 30 % a tým aj vysoká účinnost imobilizácie. Nezanedbatelnou výhodou je aj nízká cena základného' polyméru.The advantage of the new method of immobilization of biopolymers and whole cells is its simplicity, since the reaction mixture does not need to be specially treated, the immobilization reaction takes place at temperatures common in laboratories for a short time, after the immobilization the carrier gel does not need to be separately adjusted. Since the immobilization occurs both on the one hand by the covalent bond and on the other hand by the encapsulation of the biopolymers into the internal structure of the carrier, as a result of which the mass fraction of the biopolymers, respectively. of whole cells in polyethylene carrier very high, up to 30% and hence high immobilization efficiency. A considerable advantage is also the low cost of the base polymer.

Uvedený spósob imobilizácie nie je však vyhovujúci pre tie biosystémy, ktoré sú v alkalickom prostředí polyetylénimínu dezaktivované (napr. pepsin).However, this method of immobilization is not suitable for those biosystems which are inactivated in the alkaline environment of polyethyleneimine (e.g. pepsin).

Příklad 1Example 1

2,25 g polyetylénimínu (0,02 mol) o koncentrácii 40 % hmotnostných a stredne] molekulovej hmotnosti 40 000 sa zmieša s 2,25 gramu suspenzie enzýmu glukózooxidázy (EC 1.1.3.4), obsahujúcej 0,0225 g enzýmového' glykolproteinu, 0,05 g albuminu hovádzieho séra vo fosfátovom pufri (10,0 mmiól/ /1; pH 7,8) a po dókládnom premiešaní na elektromagnetickej miešačke (10 min.) sa přidá 0,112 g 2-chlormetyloxiránu. Po 10 minútach a pri teplote 30 °C sa ztuhlý gél imobilizovaného enzýmu dezintegruje v mixéri, premyje na filtri so 100 ml destilovanej vody a nechá sa vysušit. Výtažok proteinu pri imobilizácii 0,021 g, t. j. 93 °/o. Pokles celkovej aktivity glukózooxidázy v priebehu imobiliácie je z 0,2 jukat na 0,17,ukat.2.25 g of polyethyleneimine (0.02 mol) with a concentration of 40% by weight and a mean molecular weight of 40,000 are mixed with 2.25 g of a glucose oxidase enzyme suspension (EC 1.1.3.4) containing 0.0225 g of enzyme glycolprotein. 0.05 g of bovine serum albumin in phosphate buffer (10.0 mmol / l; pH 7.8) and after thorough mixing on an electromagnetic stirrer (10 min.) Were added 0.112 g of 2-chloromethyl oxirane. After 10 minutes at 30 ° C, the solidified immobilized enzyme gel is disintegrated in a mixer, washed on a filter with 100 ml of distilled water and allowed to dry. Protein yield upon immobilization 0.021 g, t. j. 93 ° The decrease in total glucose oxidase activity during immobilization is from 0.2 jucat to 0.17, ukat.

Příklad 2 g vodného roztoku polyetylénimínu o koncentrácii 10 % hmotnostných sa zmieša s 0,095 g suspenzie permeabilizovaných buniek Wingea robertsii s xylózoizomerázovou aktivitou (4/xkat/g biomasy) v 0,9 ml destilovanej vody. Po dókládnom premiešaní na elektromagnetickej miešačke sa přidá 1,8 g 1,6-diizotiokyanátu hexanu a nechá sa reagovat po dobu 15 minút pri teplote 10 °C. Po vysušení sa získá 3,1 g suchého gélu o: aktivitě xylózaizomerázy 90 nkat/g získaného gélu.Example 2 g of an aqueous solution of 10% by weight polyethyleneimine are mixed with 0.095 g of a suspension of permeabilized Wingea robertsii cells with xylose isomerase activity (4 / xkat / g biomass) in 0.9 ml of distilled water. After thorough mixing on an electromagnetic stirrer, 1.8 g of hexane 1,6-diisothiocyanate is added and reacted for 15 minutes at 10 ° C. After drying, 3.1 g of a dry gel having a xylose isomerase activity of 90 nkat / g of the gel obtained is obtained.

P r i k 1 a d 3Example 1 and d 3

Ták ako je uvedené v příklade 1 s tým rozdielom, že sa vychádza z 5 g vodného roztoku polyetylénimínu a vlastná imobilizácia sa prevedie s 0,2 g 1,6-diizokyanátu hexanu, pri teplote 22 CC po dobu 12 minút. Pokles aktivity glukózooxidázy v priebehu imobilizácie je z 0,2 ^kat na 0,18 ,ukat.The same as in Example 1, except that starting from 5 g of an aqueous polyethyleneimine solution and the actual immobilization is carried out with 0.2 g of hexane 1,6-diisocyanate, at 22 DEG C. for 12 minutes. The decrease in glucose oxidase activity during immobilization is from 0.2 µm to 0.18 µm.

P r í k 1 a d 4Example 1 4

Tak ako je uvedené v příklade 1 s tým rozdielom, že sa vychádza v 10 g vodného roztoku ipolyetylénimínu, přidá sa 2,5 g glukózooxidázy a po dókládnom premiešaní na elektromagnetickej miešačke sa přidá 0,2 g glutaraldehydu. Po 15 minútach a pri teplote 30 °C je reakcia skončená, pričorn pokles celkovej aktivity glukózooxidázy je z 0,2 ^kat na 0,15 ^kat.As in Example 1, except that starting in 10 g of an aqueous solution of ipolyethyleneimine, 2.5 g of glucose oxidase is added and, after thorough mixing on an electromagnetic mixer, 0.2 g of glutaraldehyde is added. After 15 minutes at 30 ° C, the reaction is complete, while the total glucose oxidase activity decreases from 0.2 µm to 0.15 µm.

Příklad 5Example 5

Tak ako je uvedené v příklade 4 s tým rozdielom, že namiesto glutaraldehydu sa použije 0,2 g chloridu kyseliny glutarovej a namiesto glukózooxidázy sa použije ace232642 tylcholínesteráza (0,1 g EC 3.1.1.7) o špecifickej aktivitě nkat/mg. Pokles celkovej aktivity acetylcholínesterázy v priebehu imobilizácie bol za 7 ^kat na 5,94 ^kat, t. j. o 15 %.As described in Example 4, except that 0.2 g glutaric chloride is used in place of glutaraldehyde and ace232642 tylcholine esterase (0.1 g EC 3.1.1.7) with a specific activity of nkat / mg is used instead of glucose oxidase. The decrease in total acetylcholinesterase activity during immobilization was 7 kat cat to 5.94 kat cat, i. j. by 15%.

Vynález má využitie všade, kde je potřebné imobilizovať biologicky aktivně látky, resp. celé buňky či už pre analytické, alebo priemyslové využitie.The invention has applications wherever it is necessary to immobilize biologically active substances, respectively. whole cells, either for analytical or industrial use.

Claims (1)

Sposob imobilizácie biopolymérov a but niek vyznačený tým, že do 100 hmotnostných dielov vodného roztoku polyetylénimínu o komcentrácii 30 až 50 % hmotnostných sa přidá 100 hmotnostných dielov vodného roztoku alebo suspenzle obsahujúce 0,5 až 10 °/o hmotnostných biopolymérov alebo celých buniek a po zhomogenizovamí reakčnejA process for the immobilization of biopolymers either t niek characterized in that to 100 parts of an aqueous solution of polyethyleneimine komcentrácii 30 to 50% by weight is added to 100 parts of an aqueous solution or suspenzle containing 0.5 to 10 ° / o by weight of biopolymers or whole cells of homogenization reaction VYNÁLEZU zmesi sa přidá 5 až 20 hmotnostných dielov bifunkčného sieťovacieho reagentu ako; 2-chlormetyloxiránu, 1,6-diizokyanátu hexanu, 1,6-diizotiokyamát hexanu, glutaraldehydu alebo chloridu kyseliny glutarovej, pričom reakcia prebieha 10 až 60 minút pri teplote 10 až 30 °C.OF THE INVENTION add 5 to 20 parts by weight of a bifunctional cross-linking reagent as; 2-chloromethyl oxirane, hexane 1,6-diisocyanate, hexane 1,6-diisothiocyanate, glutaraldehyde or glutaric acid chloride for 10 to 60 minutes at 10 to 30 ° C.
CS835541A 1983-07-25 1983-07-25 Immobilization method of biopolymers and cells CS232642B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS835541A CS232642B1 (en) 1983-07-25 1983-07-25 Immobilization method of biopolymers and cells

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS835541A CS232642B1 (en) 1983-07-25 1983-07-25 Immobilization method of biopolymers and cells

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CS554183A1 CS554183A1 (en) 1984-06-18
CS232642B1 true CS232642B1 (en) 1985-02-14

Family

ID=5400514

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS835541A CS232642B1 (en) 1983-07-25 1983-07-25 Immobilization method of biopolymers and cells

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS232642B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
CS554183A1 (en) 1984-06-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3802997A (en) Method of stabilizing enzymes
US4970156A (en) Immobilization of active protein by cross-linking to inactive protein
US3959080A (en) Carrier matrix for the fixation of biochemically effective substances and process for the preparation thereof
US4464468A (en) Immobilization of active protein by cross-linking to inactive protein
CA1056746A (en) Biologically active membrane material
Broun [20] Chemically aggregated enzymes
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
Kayastha et al. Pigeonpea (Cajanus cajan L.) urease immobilized on glutaraldehyde-activated chitosan beads and its analytical applications
US4004979A (en) Preparation of active proteins cross-linked to inactive proteins
US3972776A (en) Preparation of protein membranes containing microbial cells
US3843446A (en) Preparation of enzymatically active membranes
US4983524A (en) Method of immobilizing enzymes on a support with iridoid aglycone cross-linking agents
EP0034609B1 (en) Immobilized enzyme(s) and microorganism(s) and their production
JPS5978687A (en) Immobilized enzyme combination
US3977941A (en) Protein-enzyme complex membranes
Iyengar et al. Urease bound to chitin with glutaraldehyde
US4092219A (en) Preparation of enzyme-membrane complexes
Powell Developments in immobilized-enzyme technology
US4601981A (en) Enzymatically active protein-enzyme complex membranes
CS232642B1 (en) Immobilization method of biopolymers and cells
Arslan et al. The effect of gel composition on the adsorption of invertase on poly (acrylamide/maleic acid) hydrogels
JPS6331538A (en) Immobilizing carrier
Atia et al. Preparation of glucose oxidase immobilized in different carriers using radiation polymerization
DD294729A5 (en) PROCESS FOR THE PRODUCTION OF IMMOBILISATES WITH BIOLOGICALLY ACTIVE, MACROMOLECULAR COMPOUNDS
Higa et al. Immobilization of cellulase and cellobiase by radiation-induced polymerization