DE2353102A1

DE2353102A1 - Faserhaltige matten und folien, die in ihren zwischenraeumen immobilisierte enzyme eingeschlossen enthalten

Info

Publication number: DE2353102A1
Application number: DE19732353102
Authority: DE
Inventors: Peter Salvatore Forgione; Rocco Albert Polistina; Edward Emil Schmitt
Original assignee: American Cyanamid Co
Current assignee: Wyeth Holdings LLC
Priority date: 1972-10-30
Filing date: 1973-10-23
Publication date: 1974-05-09
Also published as: US3809605A; FR2204633B3; FR2204633A1; JPS4980286A; NL7313800A

Description

American Cyanamid Company, Wayne, New Jersey/USA

Faserhaltige Matten und Folien, die in ihren Zwischenräumen immobilisierte Enzyme eingeschlossen enthalten .

Die Erfindung betrifft Fasergewebe aus Cellulose oder anderen faserbildenden Materialien,*die darin verteilt gebundene Enzyme enthalten, die zur Behandlung von Substraten geeignet sind, die üblicherweise durch das Enzym per se in ihre Umwändlungsprodukte überführt werden. .

Wenn in der vorliegenden Anmeldung von "Fasergeweben" gesprochen wird, sollen darunter auch nichtgewebte Materialien wie gewirkte Materialien, Gespinste, Netze und Papierbahnen verstanden werden. ·

Das Binden der Enzyme an geeignete Träger, um die Enzyme zu immobilisieren (darunter wird "bewegungsunfähig" verstanden) und dadurch zu bewirken, daß sie bei der Umwandlung von enzymatisch umwandelbaren Substraten leichter verwendbar sind, hat in den letzten Jahren immer größere Bedeutung erlangt. Viele Verfahren wurden vorgeschlagen₈ um Enzyme unbeweglich zu machen wie die Adsorption, ein kbvalentes Binden, ein Einschluß in das Gitter und kovalentes Vernetzen«

ErT indungsgemäß kann die katalytische Aktivität von immobilisierten Enzymen beibehalten werden und die immobilisierten Enzyme können leichter gehandhabt werden, indem man die immo- ■ bilisierten Enzyme physikalisch in den Zwischenräumen von faserartigen Papierbahnen, beispielsweise Folien oder Matten, aus Cellulose oder anderen faserbildenden Materialien einschließt oder darin fein verteilt, d.h. dispergiert.

Enzyme wurden per se kovalent an Fasern gebunden. Die Enzymaktivität der entsprechenden Produkte ist jedoch sehr niedrig. Man hat auch ähnlich Papier-und Gläsmatten mit Enzymlösungen gesättigt und dann wurde das Material getrocknet, wobei man enzymatisch aktives Papier erhielt. Das Enzym wandert jedoch unglücklicherweise und es wird entfernt, wenn das Material mit einer wäßrigen Substratlösung wiederbefeuchtet wird.

Erfindungsgemäß wird eine Reaktionszone zur Verfügung gestellt, innerhalb der ein bestimmtes Substrat mit einer festgesetzten und konstanten Enzymmenge reagieren kann. Die enzymatischen Reaktionen können innerhalb des Vehiculums oder Trägers stattfinden, und man kann zu diesen Systemen die Substratiösungen zufügen, ohne daß das Enzym verlorengeht oder wandert. Man kann eine große Vielzahl von Enzymaktivitäten einfach dadurch erreichen, indem man das Verhältnis der Cellulose- oder anderen Fasern zu dem unbeweglich gemachten Enzym einstellt, wobei eine genaue Reproduktion die Regel ist und nicht die Ausnahme.

Substratlösungen, die enzymatische Umwandlungen erleiden können, können durch die neuen Papierbahnen, d.h. Folien und/oder Matten, der vorliegenden Erfindung geleitet werden", wobei eine chemische Umsetzung stattfindet und das reine, umgewandelte Substrat aus der Vorrichtung, die die-Papierbahn enthält, austritt. Wenn in der vorliegenden Anmeldung von "Matten" gesprochen wird, sollen darunter auch Massen in beliebiger Form verstanden werden. In kleinerem Maßstab können die chemi-

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sehen. Umsetzungen einheitlich innerhalb der heuen Papierbahnen durchgeführt werden, da die Enzymkonzentration immer konstant -ist und nicht durch Verdampfung, Konzentrationsgradienten, hydrodynamische Vorgänge ■ usw. beeinflußt wird.

Der Ausdruck "immobilisiertes Enzym" oder "unbeweglich gemachtes Enzym" oder der -Ausdruck "an einen.Träger gebundenes Enzym", wie er hierin verwendet wird, bedeutet das Produkt,' das man erhält, wenn man das.Enzym an einen,Träger bindet und irgendeinen, der zuvor ..erwähnten vier Mechanismen verwendet.

Die Zusammensetzungen, die innerhalb der Zwischenräume-der Papierbahnen erflndungsgemäß dispergiert sind_s enthalten einen wasserunlöslichen Träger, der daran gebunden ein katalytisch aktives Enzym enthält. Man kann-irgendeinen Träger mit den entsprechenden Eigenschaften verwenden undT das Enzym kann an den Träger auf bekannte Weise, beispielsweise entsprechend den Verfahren, die.oben erwähnt wurden, gebunden sein.

Die Träger für das Enzym können polymereoder nicht-polymere Materialien sein und finden unabhängig davon bei der vorliegenden Erfindung Verwendung.. Polymere, die als Träger für die Enzyme verwendet werden können, umfassen Materialien wie . aminoäthylierte Cellulose, Diazobenzylcellulose, diazotierte PTAminobenzylcellulose, Amino-s-triazincellulose_? Säurechloride von Carbon- oder Sulfonsäure-Ionenaustauschharzen, Carboxymethylcelluloseazid, Bromacetylcellulose, Methacrylsäure-Methacrylsäure-3-fluor-4,6-dinitroanilid-Copolymere, die diazotierten m-Äminobenzyloxymethyläther von Cellulose, diazotiertes Poly-p-aminostyrol, die diazotierten Copolymeren von p-Aminophenylalanin und. Leucin, mit Phosgen umgesetztes Poly-p-aminostyrol, Äthyren-Maleinsäureanhydrid-Copolymere, Polylsothiocyanat-Derivate von Poly-p-aminostyrol, Polystyrylquecksilber(II)-acetat, Acrylamid-Methylen-bisacrylamid-

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Copolymergele, Polyacrylamid, Poly-4-hydjroxy—3-nitrostyrol und ähnliche Verbindungen. .

Beispiele von polymeren Carbonylträgern, die. bevorzugt sind, sind -solche, die entsprechend bekannten Verfahren hergestellt werden aus solchen Aldehydmonomeren wie Acrolein, cc-Alkylacroleinen«, beispielsweise Methacrolein, cc-Propylacrolein, Crotonaldehyds 2-Methyl-2-butenal, 2,3~Dimethyl-2-butenal, 2-A"thyl-2-hexenal, 2-Decanal» 2-Dodecanal, 2-Methyl-2-pentenal, 2-Tetradecenal u.a.» allein oder vermischt mit bis zu 95 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Copolymeren, -mit jeweils miteinander und/oder mit anderen copolymerisierbaren Monomeren·, von denen bekannt ist, daß sie damit reagieren wie mit ungesättigten Alkoholestern, beispielsweise den Allyl-, Crotyl-, Vinyl-, Butenyl- usw. Estern gesättigter und ungesättigter aliphatischer und aromatischer monobasischer und polybasischer Säuren wie. Essigsäure, Propionsäure⁰, Buttersäure, Valeriansäure,' Adipinsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Benzoesäure, Phthalsäure _s , Terephthalsäure usw. _s cyclischen Vinylverbindungen (einschließlich der aromatischen Monovinylkohlenwasserstoffe), beispielsweise Styrolen, ο-,-m- und p-Ch'lorstyrolenj -Bromstyrolen, -Fluorstyrolen, -Methylstyrolen, -Äthylstyrolen, verschiedenen polysubstituierten Styrolen, beispielsweise Di-, Tri- und .Tetra-chlorstyrolen, -bromstyrolen usw., Viny!naphthalin5 Vinylchlorid,_ Divinylbenzol, Allylbenzol, Vinylpyridin₅ Diallylbenzol, verschiedenen.^ α-substituierten und α-substituierten, ringsubstituierten Styrolen, beispielsweise a-Methylstyral, a-Methyl-p-styrol usw.,'ungesättigten Äthern_? beispielsweise Äthylvinylather usw., ungesättigten Amiden, beispielsweise Acrylamid, Methacrylamid usw., N-substituierten Acrylamiden, beispielsweise N-Methylolacrylamid, N-Ällylacrylamid, N-Methylacrylamid usw., Acrylaten wie Methyl-, Äthyl-, Propyl-, Butylacrylaten usw. und Methacrylaten, Nitrilen wie Acrylnitril und anderen Comonomeren_s die beispielsweise in der US-Patentschrift 2 657 192 beschrieben sind.

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Beispiele von anderen, bevorzugten Carbanylpolymeren, die als Träger erfindungsgemäß verwendet werden können, umfassen solche, die nach bekannten Verfahren und mit ähnlichen Mengen wie oben für die Aidehydpolymeren angegeben aus solchen Ketonmonomeren hergestellt werden wie Methylvinylketon, Methy.lailylketon, Äthylvinyiketon, Methyiisopropeny!keton, Äthylallylketon usw., Phenylvinylketon, p-Tolylvinylketon. Man kann ebenfalls,Polymere'wie Poly-(vinylpyridiniumketone) und Halogenketone verwenden; Copolymer der oben erwähnten ' Aldehydmonomeren und Ketonmonomeren mit oder ohne die oben aufgeführten copolymerisierbaren Comonomeren, Polyacetyl u.a. Das Molekulargewicht der verwendeten Polymeren ist nicht kritisch und Verbindungen, die so niedrige Molekulargewichte " wie 1000 besitzen, können verwendet werden.

Man kann auch ähnlich solche Polymeren wie die Copolymeren von Äthylen und Kohlenmonoxyd und verschiedene Glyoxaladdukte, " wie es dem Fachmann ,geläufig ist, bei der vorliegenden Erfindung als Träger verwenden. . ■ - ^ ■ ■

Beispiele von anderen Trägern, die bei der vorliegenden Erfin-. düng verwendet werden könnenν umfassen poröses Glas₈ Asbest, 'Aktivkohle u..ä. Die obige Liste der aufgeführten Träger ist nicht vollständig und selbstverständlich können auch irgendwelche andeTen Träger verwendet werden.» . .

Die polymeren Träger werden natürlich abhängig von dem besonderen Materials -das verwendet wirds, so hergestellt, daß das Material mit dem Enzym reagieren kann., und sie sollten in '. ihrem Charakter hydrophil sein» Im Falle der meisten Carbonyl» polymeren wird das Polymer beispielsweise durch Umsetzung mit einem geeigneten Solubulisierungsmittel wie mit einem Sulfit, einem Hydrosulfit_s einem Bisulfit_? ,einer schwefligen Säure usw. wasserlöslich gemacht«, Genauer» gesagt^ kann man Alkali- oder Erdalkalimetallsulfite, -hydrosulfite oder

-bisulfite wie die Natrium-, Kalium-, Qalcium-, Ammoniumusw.bisulfite, -sulfite und-hydrosulfite einschließlich wäßriger schwefliger. Säure per se oder hergestellt durch Umsetzung von SOp in Wasser verwenden. Die Umsetzung wird bei einer Temperatur im Bereich von ungefähr 25⁰C bis ungefähr 90⁰C bei Atmosphärendijuck durchgeführt., obgleich Uberatniosphären- oder Unteratmosphärendrucke gewünschtenfalls ebenfalls verwendet werden können. Das Verfahren.ist genauer in der US-Patentschrift 2 657 192 beschrieben. Nach der Sulfit-Behandlung kann das Carbonylpolymer dann hydrophil gemacht werden, beispielsweise durch Vernetzung. Der Ausdruck "hydrophil", wie er hierin verwendet wird, bedeutet, daß der ,Träger in Wasser quellbar ist oder die Fähigkeit besitzt, Wasser aufzunehmen, daß er aber im .wesentlichen nicht darin löslich ist. Die Materialien können hydrophobe Verbindungen oder Teile enthalten, vorausgesetzt, daß sie ebenfalls hydrophile Teile enthalten, die als solche wirken, wenn sie in Berührung mit Wasser sind. Man kann irgendwelche Vernetzungsmittel oder Wasser-Insolubilisierungsmittel für diesen Zweck verwenden. Beispielsweise kann man Bis-diazobenzidin, Bis-diazohexan, NjN'-Ci^-Phenylen-bis-maleimid), Phenol-2,4-disulfonylchlorid, m-Xylylen-diisocyanat, Epichlörhydrinjp-Nitrophenylchloracetat, Tris-[i-(2-methyl)-aziridinyl]-phosphinoxyd, Diamine wie 1,6-Hexamethylendiamin, Diäldehyde wie Glutaraldehyd u.a. verwenden. Man kann entsprechend den allgemeinen Bedingungen, wie sie in der US-Patentschrift 3 459 710 aufgeführt sind, arbeiten. Beispielsweise kann das mit Sulfit umgesetzte Carbonylpolymeraddukt oder »reaktionsprodukt mit einem Diamin wie Äthylendiaminj Tetramethylendiamin^ .1,6-Hexandiamin usw. bei einer Temperatur von ungefähr. 0 bis 150⁰C und in Anwesenheit eines Lösungsmittels behandelt werden. Gewünschtenfalls kann die Verhetzungsstufe zuerst durchgeführt werden und dann die Umsetzung mit Sulfit. Das einzige Kriterium,, das man beachten muß, ist das, daß sich das entstehende Produkt in einem solchen Zustand befindet,", daß es mit dem Enzym reagiert. - ■

Die Insolubilisierung der Träger kann ebenfalls nach einer ' Vielzahl von anderen Wegen 'erfolgen'.. Man kann, beispielsweise ■ mit einem polyungesättigten Vernetzungsmittel wie mit Divinylbenzol usw. oder mit irgendeiner anderen polyfunktionellen Verbindung umsetzen, wobei ein Netzwerk aus polymeren Strukturen durch Umsetzung, mit dem Träger durch die verfügbaren Vernetzungsstellen gebildet wird« Man kann ebenfalls die Polymerträger durch Bestrahlung davon mit Röntgenstrahlen . oder γ-Strahlen pfropfpolymerisieren und dadurch bewirken^ daß sie hydrophil werden» Die Insolubilisierung kann weiterhin durchgeführt werden, indem man das -Trägermaterial mit Mitteln wie mit. dem Hydrochloridsalz von 4-Aminophenylsulfid umsetzt.

Bei den anderen polymeren Trägern kann das gleiche Verfahren^ das oben für die Carbony!polymeren aufgeführt wurde, verwendet werden, wenn die Träger per se nicht ausreichend hydrophil sind, um zu bewirken, daß sie an'das Enzym gebunden werden können. Bas heißt, einige der polymeren Materialien.sind per se nicht wasserlöslich, und da die meisten Enzyme■durch organische Lösungsmittel denaturiert werden", muß irgendeine Umsetzung mit den^cEnzymen in wäßrigem Medium durchgeführt werden, und daher müssen.die polymeren Träger, bevor sie mit dem Enzym behandelt werdenρ in hydrophilen Zustand überführt wer^ den.¹ Umsetzungen dieser" allgemeinen Art sind in der "US-Patentschrift 3 271 334'beschrieben.. „ '- · '

Wenn das Trägerpolymer per se wasserlöslich ist, muß die Sulfitumsetzung nicht durchgeführt werden _f und das Enzym kann direkt an den Träger gebunden werden,' nachdem der Träger, wie oben ausgeführt wurde, durch Vernetzen in unlöslichen Zustand überführt wurde. Die Wassersolubilisierung und. die Vernetzung müssen natürlich nicht durchgeführt werden, ,wenn der Träger per se hydrophil ist. Die Grundvoraussetzung ist die,- daß der polymere Träger, der das Enzym daran gebunden enthält, hydrophil sein muß, damit er bei der enzymatischen Umwandlung der Substrate in ihre Umwandlungsprodukte verwendet werden kann.

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Be'i einer besonderen ΑμΒΐϋηηιη^εΐοτίη zur. Herstellung eines mit Sulfit behandelten Carbonylpolymerprodukts, an das das Enzym gebunden ist, wird Polyacrolein, ein wasserunlösliches Polymer, das Gruppen enthält, die mit den meisten Enzymen reagieren, zuerst mit einem Sulfit wie mit Natriumbisulfit behandelt, um es wasserlöslich zu machen. In einem solchen Zustand kann das Polymer jedoch nicht mit einem Enzym umgesetzt werden, da die Gewinnung von irgendeinem Produkt davon relativ unmöglich ist, bedingt durch seine Wässerlöslichkeit und die schädliche Wirkung von Wärme und Lösungsmittel auf Enzyme. Vernetzen des Bisulfit-Polymerprodukts bewirkt jedoch, daß es eine gelartige Konsistenz bekommt und ausreichend hydrophil ist, so daß es mit dem Enzym umgesetzt werden kann. Daher wird das Bisulfit-Polyacroleinprodukt bevorzugt mit einem Diamin wie mit einem 1,6-Hexamethylendiamin vernetzt. Man nimmt an, daß bei diesen beiden Umsetzungen das Bisulfit einige der heterocyclischen Ringe des Polyacroleins spaltet und daran mehr enzymreaktive Aldehydgruppen.schafft, zusätzlich zu einer Reihe von Bisulfitgruppen. Das Diamin reagiert mit einigen dieser Aldehydgruppen unter Bildung von -CH=N-Bindungen zwischen den beiden Polymermolekülen und dabei wird das Polyacrolein vernetzt. Umsetzung des Enzyms ergibt ein Addukt oder eine kovalente Bindung zwischen dem Enzym und den anderen verfügbaren Aldehydgruppen und ebenfalls kann eine gewisse Umsetzung mit den Bisulfitgruppen ablaufen. Das entstehende Addukt enthält dann eine Zahl von vernetzten Gruppen, freien Aldehydgruppen, heterocyclischen Bisulfit-Reaktionsgruppen und gebundenen Enzymgruppen. Der Ausdruck "mit Sulfit umgesetzt", wie er hierin verwendet wird,, bedeutet, daß das Carbonylpolymer mit einem Sulfit behandelt und modifiziert wurde, und daraus soll jedoch nicht notwendigerweise geschlossen werden, daß irgendwelche angebrachten Sulfitgruppen per se in dem Polymer, nachdem das Enzym gebunden ist, verbleiben, obgleich dies auch in einigen Fällen der Fall sein kann. ■ ■ ■

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Natürlich kann, wenn nicht-polymere Träger verwendet werden, das fertige System, das das Enzym auf irgendeine Weise, wie oben beschrieben, gebunden enthält-, ebenfalls bei'der vorliegenden Erfindung verwendet werden und muß nicht hydrophil sein. Daher müssen solche Träger wie Glas, Asbest, Aktivkohle usw. nicht zuerst in hydrophilen Zustand überführt werden, bevor sie bei der Herstellung der erfindungsgemäßen neuen Prpdukte verwendet werden.

.Das Enzym wird an den Träger bei einer. Temperatur gebunden, die unter der Temperatur liegt, bei der das Enzym entaktiviert wird. Im allgemeinen sollten Temperaturen unterhalb ungefähr 75⁰C, bevorzugt von ungefähr 5 bis 65°C, verwendet werden. .= Wenn die erfindungsgemäßen Bahnen oder Matten während ihrer Bildung Temperaturen ausgesetzt werden müssen," die höher, sind als ungefähr 75°C, wird der Träger zuerst allein in.die Zwischenräume der. Folie oder Bahn oder Matte eingearbeitet und dann wird das Enzym anschließend an den Träger gebunden. Wenn jedoch die Papierbahn bei einer Temperatur unter ungefähr 75⁰C hergestellt wird, kann das Enzym zuerst an*den Träger gebunden werden und dann kann das immobilisierte Enzymsystem der Papierbahn während ihrer Herstellung einverleibt werden. ·

Das Binden des Enzyms an den Träger wird bevorzugt in Anwesenheit von/Puffern (pH 6,0 bis 8,0) unter Rühren durchgeführt. Das Verbinden .erfolgt in Anwesenheit von Wasser, da die meisten'Lösungsmittel die Neigung-besitzen, wie oben bereits angegeben, das Enzym zu entaktivieren. ·

Das immobilisierte (gebundene) Enzym wird in den Zwischenräumen der Papierbahn aus"Cellulose oder anderen faserbildenden Materialien in Mengen iin, Bereich von ungefähr 5 bis ungefähr 50 Gew.%, bezogen auf das Gewicht der Papierbahn, dispergiert. Die entstehende Papierbahn enthält dann von ungefähr 0,1 bis ungefähr 10OyO Einheiten, bevorzugt von 0,3 bis 90,0 Einheiten,

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an'Aktivität daran pro-1,27 cm (1/2 Inch) Abschnitt bzw. Sektion der Papierbahn mit einer Dicke von ungefähr 0,076 mm bis 0,76 mm· (3 bis 30 mils).

Der Ausdruck "aus Wasser hergestellt" (water-laid), wie er hierin verwendet wird, bedeutet ein Verfahren, mit dem faserhaltige Papierbahnen gebildet werden, unabhängig davon, ob man als. Vehiculum Wasser oder eine andere geeignete Flüssigkeit verwendet. /

Zur Herstellung des Papierbahnenteils der neuen erfindungsgemäßen Gegenstände kann man irgendein faserbiidendes Material verwenden. Verwendet man Cellulose-haltige Fasern, so kann man alle Arten von Fasergrundmaterial bzw. von Faserstocks,, auch solche mit schlechter Qualität wie Eiche, Pappe, gelbe Birke, und solche mit extrem kurzer Faserlänge wie auch solche mit langer Faserlänge und guter Qualität wie Fichte und Hemlock-Tanne verwenden» Eine große Vielzahl von faserhaltigen Cellulosematerialien, die bei der Herstellung von Papier, Pappe, geformten Harzfüllstoffen u.a. verwendet werden, kann bei' der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden wie Kraftpulpe, Lumpenpulpe, gemahlenes Holz, Sulfitpulpe, α-Pulpe u.a. Ähnlich können andere Arten von papierbahnenbildenden, faserartigen Cellulosen wie Baumwolllinters, Leinen u.ä. verwendet ■ werden. Diese Materialien können allein oder vermischt mit Fasern aus anderen Quellen wie Jute, Hanf,' Sisalp Schnur,, zerkleinerter Kanevas und anderen Materialien verwendet werd ri, unabhängig davon, ob sie cellulosehaltig oder nicht cellulosehaltig sind.

Es soll betont werden, daß die cellulosehaltigen Papierbahn η ebenfalls aus gebleichten oder ungebleichten Kraftpulpen, gebleichten oder ungebleichten Sulfitpulpen oder gebleichten oder ungebleichten semi-chemischen Pulpen hergestellt werden können. Die Papierbahnen können außerdem aus Mischungen aus cellulosehaltigen Pulpen für die Papierherstellung mit bis

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zu 10 Gew.% anderer Fasern und aus ähnlichen Materialien hergestellt werden. ·,

Für die meisten Zwecke ist,es bevorzugt, daß die als Ausgangsmateriai verwendeten, cellulosehaltigen Fasern ungeschlichtet und im.allgemeinen von zugefügten Harzen frei sind. Für einige Zwecke kann es jedoch wünschenswert sein, als Gewebe ein poröses, stark naßfestes Papier zu verwenden, wie man es erhält, wenn man.in die Papierbahn von ungefähr 0,5 bis 5,0 Gew.%, bezogen, auf das Gewicht der Fasern," eines wärmehärtbaren Aminoplastharzes wie ein Harnstoff-Formaldehydharz, ein Melamin-Formaldehydharz u.a. einarbeitet. Solche naßfesten Cellulosepapierbahnen werden auf übliche Weise durch.die · Verwendung eines Harzes, das zu den Pulpesuspensionen zugegeben wird," hergestellt, wobei man danach die Bogen bildet und bei einer Temperatur von 98,9 bis 204°C (210 bis 400⁰F) während Zeiten von ungefähr 5 Minuten bis 1 Stunde trocknet. . . · , .

Das Verfahren zur Herstellung der aus Wasser ,hergestellten Papierbahnen, das bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist nicht kritisch und man kann irgendein bekanntes Papierherstellungsverfahren verwenden? vergl. beispielsweise ' US-Patentschrift 3 551 205. Bei der üblichen Herstellung von ■Papier werden beispielsweise"cellulosehaltige Fasern wie solche, die man aus Holzpulpe erhält, in Wasser geschlagen', um die Fasern damit zu dispergieren und sie zu einer Länge und Feinheit zu vermindern, die zur Herstellung von Papier geeignet sind. Während des Schlägens fibrillieren die Cellulosefasern und dabei'werden sehr kleine, rankenartige -FäeL--chen gebildet, die die Fasern miteinander"verschlingen bzw. verflechten, wenn sie, auf dem Herstellungssieb der Papierherstellungsvorrichtung aus einer Aufschlämmung davon abgeschieden werden, wobei die Papierbahn daraus gebildet wird, wenn die Flüssigkeit,, die zur Bildung der Suspension verwendet wurde, durch das Sieb abgezogen wird.

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Das an einen Träger gebundene Enzym kann zu der-Papierbahn zu irgendeinem Zeitpunkt während der Herstellung davon zugefügt werden, solange die verwendeten Temperaturen das Enzym wie oben erwähnt nicht entaktivieren. Es fällt daher unter den.Rahmen der vorliegenden Erfindung, eine geschlagene Pulpe aus Fasern, die Papier ergeben, mit irgendeiner beliebigen Konsistenz herzustellen. Dazu kann man'dann das gebundene Enzym zufügen. Die Suspension wird dann mäßig gerührt, um das Material .einheitlich darin zu verteilen und die wäßrige Suspension- wird dann zu Papierbahnen verarbeitet, bevorzugt bei einem pH-Wert von zwischen 4,5 und 6,0, wobei eine feuchte, aus Wasser hergestellte Papierbahn gebildet wird, die das gebundene Enzym enthält.. Die Bahn wird dann getrocknet, bevorzugt in Luft oder im Vakuum. Ein Trocknen im Vakuum mit einem Entwässerungsmittel, das Calciumchlorid enthält, während β Tagen hat zufriedenstellende Ergebnisse ergeben. Trocknen bei erhöhter Temperatur sollte vermieden werden, da die hohen Temperaturen die -Neigung besitzen, das Enzym zu entaktivieren, und dadurch wird das dispergierte Material nutzlos. Im allgemeinen ist es bevorzugt, daß weniger als ungefähr 0,19& des zurückbleibenden Wassers in der fertigen Bahn verbleibt.· , -

Wenn man das gebundene Enzym der Papierbahn einverleibt, wenn sie gebildet wird, erhält man durch eine direkte Vermischung der Fasern und des gebundenen Enzyms eine integrale mechanische Verbindung zwischen dem gebundenen Enzym und der Papierbahn. Die ausgezeichnete Porosität und Permeabilität der Papierbahn ermöglichen, daß das Substrat, das mit dem gebundenen Enzym behandelt werden soll, durch das Gefüge oder die Struktur zirkulieren kann. Innerhalb der Papierbahn sind die Fasern miteinander verflochten und bilden eine integrale Bahnenstruktur, die als formgebende und verstärkende Matrix für das gebundene Enzym, das innerhalb der Bahn dispergiert ist, wirkt. - '\

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In' Papierherstellungsmühlen, wo verschiedene Pigmente zu der geschlagenen Masse zugefügt werden, kann das gebundene Enzym dazu zu irgendeinem Zeitpunkt, der. früher ist als ungefähr 1 Minute vor dem Draht bzw. Netz zugeführt werden. Bei Mühlen, wo die Pulpensuspension stark raffiniert wird, kann das gebundene Enzym zu der Schlagmaschine zu.dem Abfluß des Abscheiders oder zu dem Siebabfluß zugefügt werden, ausreichend vor dem Draht, so daß die Absetzung im wesentlichen beendigt ist, bevor die Bahnenherstellung erfolgt." Die Anwendung des gebundenen Enzyms kann daher leicht den meisten Herstellungsverfahren, von Papier oder 'Mühlenbedingungen angepaßt werden und die Zugabe kann, vor der Herstellung der Papierbahn erfolgen oder weniger-vorteilhaft kann die Zugabe zu der Bahn zu irgendeinem geeigneten Zeitpunkt, nachdem die Bahn hergestellt wurde, wie im folgenden diskutiert wird,- erfolgen. -. ■ : r

Man kann bei der*Herstellung der neuen.erfindungsgemäßen Gegenstände irgendein synthetisches, faserbildendes Material, welches eine Länge, die .Bahnen oder Matten ergibt, besitzt,bei-, spielsweise ein Werg, verwenden. Man kann.Filamente aus polymeren Materialien verwenden wie Polymere aus Propylen-, beispielsweise Polypropylen,und Copolymere aus Propylen mit copolymerisierbaren Monomeren wie Styrol, ■■ Äthyläcrylat, Vinylacetat usw., Polyester, beispielsweise Äthylenglykol-terephthalat-Filamente, Nylon- oder Reyon-Filä,m.ente, Celluloseacetat-Filamente, regenerierte Cellulosefilamente, Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymerfilamente, Poiyacrylnitril-Filamente, Copolymere aus Acrylnitril mit ungesättigten Amiden oder Estern, wie sie in der US-Patentschrift 2 810 646 beschrieben sind, und ähnliche können ebenfalls verwendet werden. Anorganische Fasern wie Asbestfasern, Glasfasern u.a. können ebenfalls verwendet werden. ;

Fasern, die in dem Auf schlämmungsmedium nur wenig löslich sind, können ebenfalls verwendet werden. Wird beispielsweise die

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Papierbahn aus einer Wasseraufschlämmung,gegossen, so können die Fasern einen bestimmten Anteil an etwas löslichen Polyvinylalkoholfasern enthalten. In der Bahn zeigen die Fasern nach Entfernung des Mediums die Neigung,an den Fasern, stark zu haften, und dadurch wird dem fertigen Gegenstand eine zusätzliche Festigkeit verliehen. Um in der Papierbahn eine zusatzliehe Porosität zu schaffen, kann man eine zweite Faser verwenden, die in dem Aufschlämmungsmedium unlöslich ist, die aber in einem anderen Medium selektiv löslich ist, mit dem die Papierbahn anschließend gewaschen wird, um die löslichen Fasern daraus zu entfernen, wobei zusätzliche Leerstellen verbleiben.

Werden Filamente oder faserbildende Materialien der oben erwähnten Arten verwendet, können die Papierbahnen daraus auf irgendeine beliebige Weise, wie es dem Fachmann geläufig ist, hergestellt werden. Ein Verfahren, von dem gefunden wurde, daß es besonders zufriedenstellend ist, besteht darin, eine konzentrierte Aufschlämmung der Fasern mit dem Träger zu vermischen und die entstehende Mischung auf einer glatten Platte auszustreichen, die auf eine Temperatur zwischen ungefähr 5Ö und 15O°C erwärmt wird, während man eine zweite Platte darauf preßt. Wasserlösliche Salze wie Natriumchlorid können dem System ebenfalls einverleibt werden. Diese Salze können aus der Papierbahn später ausgewaschen werden, wodurch die Porosität der Bahn erhöht wird. Verwendet man die'ses Verfahren, so wird der Träger bevorzugt zuerst mit den Filamenten vermischt und das Enzym wird daran gebunden, nachdem die Folie oder Matte oder Bahn gebildet wurde. Filamente, Fasern usw. dieser Art können ebenfalls zu Bahnen entsprechend den zuvor beschriebenen Papierherstellungsverfahren verformt werden. Bei * Fällen, bei denen die entstehende Aufschlämmung sehr schwach ist und von dem Draht nur schwierig ohne Reißen oder Brechen entfernt werden kann, kann ein erstes Blatt aus üblichen cellulosehaltigen, Papier·ergebenden Fasern daran abgezogen werden,und dann kann das Blatt mit gebundenem Enzym auf dem

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e ellulo seh'alt igen· Blatt gebildet werden.;

Weiterhin kann das gebundene Enzym in eine Schichtstruktur aus vorgeformten Papierbahnen eingearbeitet werden^ indem man zuerst die'Papierbahn auf einem Sieb herstellt und" dann die feuchte Papierbahn mit dem gebundenen Enzym behandelt, be-. vorzugt während einer Zeit? die ausreicht, um eine vollständige Dispergierung des gebundenen Enzyms in den Papierbahnfasern zu gewährleisten. Eine zweite'Papierbahn kann dann; auf der Bahn, die "das gebundene Enzym enthält? gebildet werden, und das gesamte Gefüge kann dann, wie oben beschrieben, getrocknet werden. . ,

Verwendet man das Verfahren, bei dem Wasser bei der Herstellung verwendet wird, so erhält,man in den meisten Fällen eine kohäsive Papierbahn, ohne daß es erforderlich'.ist, Bindematerial der nicht-faserigen Art zu verwenden. Ist jedoch ein Bindemittel erforderlich, so kann man,- bevor die Papierbahn gegossen wird, zu den Fasern und dem gebundenen Enzym eine ■ wäßrige Emulsion aus kolloidalem Polytetrafluoräthylen zufügen. Rührt man die Aufschlämmung, so wird .die kolloidale Suspension gebrochen und das PTFE koaguliert in, der Aufschlämmung. Wenn die.-entstehende Aufschlämmung gegossen wird, verteilt sich das PTFE innerhalb der ganzen Papierbahn und ■· verbindet das gebundene Enzym mit den Fasern. Andere polymere Materialien können, wie oben kurz, erwähnt wurde, zu diesem Zw,ec.k ebenfalls verwendet werden. . .

Nachdem einmal die erfindungsgemäßen Papierbahnen.oder -gewebe hergestellt wurden und in Form trockener Folien, Bahnen oder patten usw. erhalten -und gewonnen: wurden, können sie als solche verwendet werden oder sie können zu Scheiben oder anderen verformten Gegenständen verformt werden oder sie können auf andere Weise behandelt werden, um die gewünschten Gegenstände herzustellen, ■ . ,

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Beispiele von Enzymen, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, umfassen proteolytische Enzyme,. Hydrolasen, Amylasen, Dehydrogenasen, Kinasen, Oxydasen, Deaminasen, Amidasen usw. einschließlich der Milchdehydro-. genäse,. Creatin, Phosphokinase, Trypsin, Papain, alk. Phosphatase, Amyloglycosidase, Dextranase, Glucoseoxydase, Glucoseisomerase, Amidase, Penicillinamidase, Chymotrypsin, ß-Galactosidase, Pyruvatkinase, Ficin, Pepsin, Carboxypeptidase, Streptokinase, Plasminogen, Urease, Invertase, Alkoholdehydrogenase, Diastase, ß-Glycosidase, Maltase, Aldolase, Lactase, Amygdalase, Lipase, Steapsin, Erepsin, Zymase, Catalase, Melibiase, Pectolase, Protease, Jlyrosinase, L-Asparaginase, Cytase, Adenase, Guanidase, Carboxylase, Inulase, V/einessig-oxydase, Aldehydase, Rhamnase, Myrosinase, Phytase, Tannase, Carbamase, Nuclease, Guanase, Adenase, Thrombase, Chymase, Cozymase u.a.

Die Ausdrücke "katalytisch aktiv" oder "aktive katalytische Aktivität", wie sie hierin verwendet werden, bedeuten die Fähigkeit oder die Verfügbarkeit .des gebundenen Enzyms, um ein besonderes Substrat in sein übliches Umwandlungsprodükt umzuwandeln.

Die Einarbeitung verschiedener Konservierungsmittels wie antimikrobieller Mittel, Antioxydantien, Antibiotika usw. in die gebundenen Enzyme, um die Bildung von Bakterien, das. Pilzwachstum usw. zu verhindern, ist dem Fachmann geläufig, und kann in Konzentrationen erfolgen, die geringer sind als ungefähr 1,0 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht des gebundenen Enzyms. Beispiele geeigneter Zusatzstoffe umfassen Benzoesäure -und deren Natrium- und Kaliumsalze, Alkylester von p-Hydroxybenzoesäure, Propionate wie Natriumpropionat, Natriumbisulf it, Natriummetabisulfite, Natriumdiacetat, o-Phenylphenol, butyliertes Hydroxyanisol, Lecithin, Citrate wie Monoglyceridcitrat, Stearylcitrat usw., Oxytetracyclin-chlor-

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tetracyclin, Benzylalkohol, Calciumsorba.t, Sorbinsäure,

Mischungen davon u.a. .-."...-

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie zu

beschränken. ·

Beispiel A ■ ■ , . ' ' .-...- ■ Solubilisierung von Polyacrolein -

In ein geeignetes Reaktionsgefäß, das mit einem Rührer, einem Kühler, einem Thermometer ,,'einer Gaseinlaßleitung für Stickstoff und einem konstanten Temperaturbad ausgerüstet ist,, fügt man 344 Teile Natriummetabisulfit und 2400 ml destilliertes. Wasser. Mit 10 M Natriumhydroxydlösung wird der pH-Wert dieser Lösung aus 5,6 eingestellt. Dann fügt" man dazu· ' 300 Teile feiriverteiltes Polyacrolein. Die Umsetzung kann unter Stickstoffatmosphäre bei 65°C ablaufen, bis sich ein klares, viskoses, "wasserlösliches Polyacroleinaddukt bildet.' Das Reaktionsmedium wird abgekühlt und gelagert. - - .

Beispiel B. . · Vernetzen von löslichem Polyacrolein

In ein geeignetes, mit Glas ausgekleidetes Reaktionsgefäß, das mit einem Rührer und einer Gaseinlaßleitung für Stickstoff ausgerüstet ist, fügt man 2500 ml Polyaerolein/Bisulfid-Addukt, hergestellt wie in Beispiel A oben beschrieben,- in 4000 ml destilliertem Wasser. Die Lösung wird mäßig gerührt und 300 Teile 1,6-Hexämethyleridiamin in 400 ml destilliertem Wasser werden tropfenweise im Verlauf von 4 Stunden zugefügt. Man erhält eine Suspension aus einem gelben, vernetzten Polymer, dann erwärmt man auf60°C unter Stickstoffatmosphäre während 10 Minuten und kühlt auf Zimmertemperatur. Das Polymer wird durch Gaze bzw. Mull abfiltriert, auf einen Büchner-Trichter gegeben- und gut mit Wasser gewaschen. Das vernetzte Polymer wird dann mäßig mit der lOfacheri Volumenmenge Wasser

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ι *■

während 15 bis 20 Minuten auf geschlämmt und dann 20 Minuten stehengelassen, anschließend wird die Reaktionsmischung filtriert. Das Waschverfahren wird wiederholt, bis der pH-W_ert der Waschlösungen zwischen 6,5 und 7,0 liegt. Das feste Addukt wird dann mäßig während 20 Minuten mit 1 M Dinatr iumpho sphat mit einem eingestellten pH-Wert von 6,5 "aufgeschlämmt und mit destilliertem Wasser gewaschen,

Beispiel C Binden des Enzyms an vernetztes Polyacrolein

In ein geeignetes Reaktionsgefäß fügt, man 0,625 Teile Invertase und 50 ml Phosphatpuffer (0,02 M, pH 7,4). Die Lösung .wird im Eisschrank ohne Rühren während 30 Minuten aufbewahrt. Das Enzym löst sich dann vollständig, wenn man rührt. In einem getrennten Reaktionsgefäß schlämmt man 25 Teile vernetztes Polyacrolein von Beispiel B oben (14 mg/g Bindekapazität) mit 50 ml des gleichen Phosphatpuffers auf. Nachdem man 10 Minuten gerührt hat, wird der pH-Wert mit 0,1η Natriumhydroxyd wieder auf 7»4 eingestellt. Die Inhalte beider .Reaktionsgefäße werden darin vermischt und dann rührt man über. Nacht mäßig bei 15°C. Das Enzymaddukt wird abfiltriert und mit reichlichen Mengen an entionisiertem Wasser gewaschen. Man erhält bleibende Ausbeuten an gebundenem Material von 75 bis 97%. . - ·

Die folgenden Beispiele dienen der Erläuterung. Alle Teile und Prozentgehalte sind, sofern nicht anders angegeben, durch das Gewicht ausgedrückt.

Beispiel 1 . .

Eine 50/50 Albacel/Astracel-Pulpe (Konzentration 2,6 g/100 ecm) wird mit Wasser und anschließend mit Methanol, um irgendwelches restliches Sulfit zu entfernen, gewaschen und getrocknet. Zu 1,3 Teilen der Pulpe fügt man 5,0 Teile des, feuchten, gebundenen Enzymaddukts (100 Einheiten/g) von Beispiel C oben

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in einem geeigneten Mischgefäß. Die Bestandteile werden während 5 Minuten vermischt, dann fügt man Eis zu der Mischung, um einen Wärmestau zu vermeiden.. Die vermischte Aufschlämmung wird dann zu einer Papierbahn mit einer ungefähren Dicke von Standardfilterpapier und einem Durchmesser von 1.5,2 cm
(6 inch) auf einer British Hand-Papierform verarbeitet. Das Papier wird dann im Vakuum über einem Entwässerungsmittel
während 16 Stunden getrocknet. Das entstehende, trockene
Blatt ergibt 236 Scheiben mit einem Durchmesser von 1,27 cm (1/2") mit jeweils ungefähr 0,6 Aktivitätseinheiten.

Behandlung der Enzymscheibe mit 5Ö/ul einer .100 mg-% Saccharoselösung-ergibt eine äquimolekulare Mischung aus Glucose und Fructose nach einer· Behandlungszeit von 5 Minuten. Dies wird durch Extraktion des umgewandelten Substrats mit Wasser und anschließender chemischer Analyse unter. Verwendung von
3,5-Dinitrosalicylsäure bestimmt.

Beispiel 2 · ■ " . ' \

Das Verfahren von Beispiel 1 wird.erneut'wiederholt, mit der Ausnahme, daß man als gebundenes Enzym wie in Beispiel C beschrieben Glucoseoxydase verwendet. Das entstehende Blatt
wird mit einer oxygenierten, wäßrigen Glucoselösung befeuchtet, wobei man Wasserstoffperoxyd in hoher Menge bzw. guter Ausbeute erhält. ' „ .

Beispiel 3 ■ ' '

Das Verfahren von Beispiel 1 wird erneut· wiederholt, mit der Ausnahme., daß man als gebundenes Enzym wie in Beispiel C beschrieben Glucoamylase verwendet. Das:■ erhaltene Blatt wird
dann mit einer 10%igen Lösung aus löslicher Stärke behandelt, wobei man eine ausgezeichnete Ausbeute an Glucose erhält.

409 819/0780 ·

ι.

Beispiel 4 - . - . « '

10 Teile Poly-(methylvinylketon) werden mit 80 Teilen Wasser., welches 8 Teile Natriumbisulfit enthält, bei einem pH-Wert von 5,8 bis 65°C während 18 Stunden unter Stickstoffatmosphäre behandelt. Das entstehende Bisulfitaddukt Wird dann mit 1,6 Teilen Äthylendiamin, gelöst in 16 Teilen Wasser, unter Rühren während 25 Minuten bei 65°C behandelt. Das hydrophile Polymer wird dann bis zu einem neutralen pH-Wert gewaschen und filtriert. Der feuchte Kuchen wird getrocknet und in Cellulosefaser, wie in Beispiel 1 beschrieben dispergiert. Nachdem man mit Invertase (k = 0,6) bei 18°C während 16 Stunden behandelt hatte, enthält das Celluloseblatt das Polymerprodukt mit gebundenem Enzym und wird zur Behandlung von Saccharoselösung wie in Beispiel 1 beschrieben verwendet. Die Ergebnisse, die man erhalt, sind ausgezeichnet, bezogen auf die Höhe der Ausbeute pro Ansatz.

Entsprechend den Verfahren von entweder Beispiel 1 oder Beispiel 4, mit der Ausnahme, daß verschiedene Copolymere oder andere Homopolymere anstelle der in den genannten Beispielen verwendeten Polymeren verwendet werden, werden Zusammensetzungen, die Invertase· gebunden, dispergiert in den Zwischenräumen des Celluloseblattes, enthalten, hergestellt, wobei man geeignete Formen herstellt und das erhaltene Material verwendet, um Saccharose in Invertzucker umzuwandeln. In jedem Fall katalysierten die Blätter die Umwandlung zu Glucose und Fructose.

Die erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle I aufgeführt.

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■ . Tabelle I . , ^:

Beispiel, . ..

Nr.-' - · ■". . · Träger

5 Acrolein-ß-Allyloxyäthanol (80/20)

6 Acrolein-Methylvinylketon (45/55)

(Molekulargew. 1400)

;' 7 , ■"■·'■. Poly-(vinyläthylketon)_A

8 ' Poly-(isopropenylmethy!keton)

9 Acrolein-Äthylacrylat-Styrol

(25/20/55) ■ -,

10 Methylvinylketon-Vinylacetat (5/95)

11 aT-Methylacrolein-Methylmethacrylat

• ■■./.."■"■-.. " (50/50)

.12 . Acrolein-Vinylacetat (60/40)

Beispiel 15 ' . . ■

•10 Teile feuchter (ungefähr 30% Feststoffe) vernetzter Polyacrolein-Natriumbisulfit-Additionskomplex, dispergiert in Kraftpulpe (hergestellt wie in Beispiel 1) werden in 40 Teilen Wasser bei einem pH-Wert von 3,5 suspendiert und mit 0,110 Teilen kristallinem Trypsin, gelöst in 4 Teilen Wasser, umgesetzt. Die Reaktionsmischung wird während 18 Stunden bei 10⁰C gerührt und gegen Ende dieser Zeit wird die entstehende, kovalent gebundene Trypsinadduktaufschlämmung gewaschen, bis sie von nichtgepundenem Enzym befreit ist. Analyse der Waschlösungen bei 280 m>u zeigt, daß 78,2% des Enzyms an das Polymer gebunden, wurden. Die Aufschlämmung wird dann zu einem Blatt verformt, das, wenn es in eine' Säule gepackt ist und wenn man Benzoylarginin-äthylester (BAEE) als Substrat verwendet, katalytisch .wirksam ist, auch dann noch, wenn es 18 Tage ununterbrochen verwendet wurde.

Beispiel 14 -

2,5 Teile Poly-(isopropenylmethylketon) werden mit 25 Teilen Wasser, welches 2,1 Teile Kaliummetabisulfit enthält, bei einem pH-Wert von 5,8 während 16 Stunden bei 75⁰C unter Stick-

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stoffatmosphäre gerührt. Gegen Ende dies_%er Zeit werden 1,3 Teile 2-(2-Aminoäthyl)-5(6)-aminoäthylbicyclo-2,2,1- , heptan in 5 Teilen Wasser zu der obigen Reaktionsmischung zugefügt und dann rührt man bei 80⁰C während 25 Minuten. Das hydrophile Addukt, das man erhält, wird bis zu einem neutralen pH-Wert gewaschen und filtriert. Der feuchte Kuchen" wird innerhalb der Fasern aus Kraftpulpe wie in Beispiel beschrieben dispergiert und dann in 30 Teilen Wasser suspendiert und mit 0,025 Teilen Glucoseoxydase, gelöst in 2 Teilen Wasser, bei 10°C während 18 Stunden umgesetzt. Die entstehende Aufschlämmung, die das Enzym kovalent gebunden enthält, wird frei' von nichtgebundener Glucoseoxydase mit kaltem destilliertem Wasser gewaschen, filtriert und zu einem Blatt verarbeitet. Man erhält ähnliche Ergebnisse wie in Beispiel

Beispiele 15 bis-19

Unter Verwendung der Verfahren, wie sie in den vorherigen Beispielen beschrieben wurden, wurden verschiedene andere Enzyme an polymere Materialien gebunden zu Cellulosefasern zugegeben und zu Blättern verarbeitet, wobei man hydrophile Zusammensetzungen erhielt. In jedem Fall war die Aktivität der Enzyme in Blattform ausgezeichnet, was durch einehohe Umwandlung ( > 90%) des Produktes angezeigt wird, das man erhält, wenn man die Materialien mit dem, entsprechenden Substrat behandelt. Die Ergebnisse dieser Versuche sind in der folgenden Tabelle II aufgeführt.

Tabelle II

Bsp.Nr. Enzym wurde gebunden, beschrieben in Beispiel Nr. Enzym

15 4 , Katalase

16 13 Rennin

17 10 . ' L-Asparaginase

18 12 . Tyrosinase

19 1 ■ " . Lipase

4098 197 078

Beispiele".20 bis .24

Das Verfahren von Beispiel 1 wurde erneut verwendet, mit der Ausnahme, daß Polyaerolein mit Natriumsulfit (20), mit Natriumhydrosulfit (21),.mit schwefliger Säure (22),mit Calciumsulfit (23) und mit Ammoniumbisulfit (24) solubilisiert wurde. Man erhielt in jedem Fall ein ausgezeichnetes Produkt. . ,

Beispiele 25 bis 27 ' ·

Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der Aus-* nähme, daß das verwendete Polyaerolein mit Methylbisacrylamid (25), Isophorondiamin (26) und 4-Aminophenylsulfidhydrochloridsalz (27) vernetzt wurde. Man beobachtete wieder hohe Umwandlungen des Substrats, wenn das Substrat mit dem cellulosehaltigen Enzymblatt behandelt wurde.

Beispiel 28 . ■

Ein im Handel erhältliches Enzym, das an ein Polymer gebunden ist und das Chymotrypsin an Carboxymethylcellulose enthält, wird in Cellulosefaser, dispergiert .und wie in Beispiel 1 beschrieben zu einem Blatt verarbeitet und in einer1,Obigen wäßrigen Caseinlösung
zeichnete Ergebnisse.

wäßrigen Caseinlösung bei 5°C suspendiert«-Man erhält ausge-

Beispiele 29 bis 40 · ' . ·

Andere wasserunlösliche Träger mit gebundenen Enzymen werden innerhalb der Fasern, d.ie zur Herstellung von Papier verwendet werden wie in Beispiel 1 beschrieben dispergiert und dann werden Blätter hergestellt und wie im folgenden, angegeben werden die erhaltenen Materialien bei der Umwandlung von Substraten in deren übliche Umwandlungsprodukte verwendet. In allen Fällen war die Umwandlung der Substrate in das Produkt sehr hoch (60 bis 100%) und hing von den verwendeten Reaktionsbedingungen wie der Zeit, der Temperatur und dem pH-Wert

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ab. Als Enzyme, die an Träger gebunden waren, verwendete man:

(29) Trypsin, das an Bromacetylcellulose gebunden ■ war, und das Material wurde zur Behandlung einer 1',Obigen wäßrigen Caseinlösung verwendet; . . .

(JO) Glucoseisomerase, die an Asbest adsorbiert war und mit einer 5»Oxigen wäßrigen Glucoselösung behandelt wurde;'

(31) L-Asparaginase, adsorbiert in den Poren von feinverteiltem, porösem Glas, das Material wurde mit einer 2,Obigen wäßrigen L-Asparaginlösung behandelt;

(32) Papain, das koValent mit dem wasserunlöslichen Diazoniumsalz von p-Amino-DL-phenylalanin-L-leucin-Copolymer gekuppelt war, das Material wurde verwendet, um eine 1,0%ige wäßrige Hämoglobinlösung zu behandeln;

(33) Ficin, das an Carboxymethylcellulose gebunden ist,land das Material wird mit einer 1,Obigen wäßrigen Caseinlösung behandelt; ' .

(34) Pepsin,, das an Poly-p-aminostyrol gebunden ist, das Material wird mit einer 1,5%igen wäßrigen Caseinlösung behandelt; '

(35) Papain, das an Collagen, welches mit Benzidin vernetzt ist, gebunden ist, das Material wird mit einer

1,0%igen wäßrigen Gelatinelösung behandelt;

(36) Trypsin, das an Aktivkohle adsorbiert ist und an PTFE gebunden ist, das Material wird zur Behandlung einer 1,5%igen wäßrigen Hämoglobinlösung verwendet;

(37) Chymotrypsin, das an p-Amino-DL-phenylalanin-L-leucin-Copolymer gebunden ist, das Material wird zur Behandlung einer Λ ,0%igen wäßrigen Caseinlösung verwendet;

(38) Chymotrypsin, das. an p-Aminobenzylcellulose gebunden ist, das Material wird zur Behandlung einer 1,0%igen wäßrigen Caseinlösung verwendet;

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(39) Glucoseisomerase,- die an Carboxymethylcellu-Ioseäzid gebunden ist, das Material wird zur Behandlung einer 15^igen wäßrigen Stärkelösung verwendet; . ;

(40) Invertase, gebunden an MethacrylsäUre_rMethacrylsäure-3-fluor-4,6-dinitroanilid-Copolymer,."". das Material v/ird zur Behandlung einer 10%igen wäßrigen Sacchäroselösung verwendet. ■ · . · ■

Beispiel 41 . ..·"■■-..

In ein geeignetes Reaktionsgefäß gibt-man 100 Teile modifiziertes Polyacrolein von Beispiel-B oben zusammen mit 200 Teilen Wergfasern eines Copolymeren aus Propylen und Styrol (90/10). Die entstehende Mischung wird zwischen zwei glatte Metallplatten (15,24 cm χ 15,24 cm = 6" χ 6") zusammen mit 40'Teilen Natriumchloridkristalien gegeben und die Metallplatten werden unter Handdruck gegeneinander gepreßt und während 2 Minuten auf 123°C erwärmt. Das Natriumchlorid wird dann aus der entstehenden Matte extrahiert und Invertase wird an den Acrole'inträger gebunden, indem man die Matte in eine Lösung aus Invertase in Phosphatpuffer (0,02 Mol, pH 7,4) während 16 Stunden bei 25°C eintaucht. Die Matte- wird dann mit" entionisiertem Wasser gewaschen. Bei, der.Behandlung mit ' ■ 100 ml 10biger Saccharoselösung bei 55°C und bei einem pH-Viert von 5,0. beobachtet man eine Umwandlung von 90% in Invert-» zucker. , - ■--../

Beispiele 42 bis 49 ■ . " ■ .

Entsprechend dem in Beispiel 41 beschriebenen Verfahren werden verschiedene synthetische polymere Materialien zu Matten verpreßt und mit unterschiedlichen gebundenen Enzymen modifiziert und· die Matten werden dann wie zuvor besehrieben«verwendet. Man beobachtet-in allen Fällen eine ausgezeichnete Enzymaktivität des fertigen Gegenstandes. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle III aufgeführt.

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Tabelle III

Bsp. Polymerfilarnent Nr. ■ ' .

Enzym Träger

Verwendung

42

43

44

CD	45
CO
OO	46
_»
CO	47
CD „_η	'48
OO f—1

49

Celluloseacetat

Vinylchlorid-Vinylacetat (70/30)

. Trypsin

Glucoseisomerase

regenerierte Cellulose Lipase

Polyacrylnitril

Äthylenglyko1-terephthalat

Polyamid

Acrylnitril-Amid-Copolymer(95/5)

Acrylnitril-Ester-Copolymer (90/10)

Invertase

Glucoseoxydase

Pepsin

Lactase

Catalase

aminoäthylierte Cellulose zur Behandlung von BAEE-Sub-■ . . ' " strat

Säurechlorid von Säure- zur Behandl.v.Glucoselösung ion-Austauschharz

.Polyvinylketon

Polyacrolein
Acrolein-Styrol(95/5)

Asbest
poröses Glas
Aktivkohle

.zur Behandl.v.Triglyceridenzu Fettsäuren .

zur Behandl.v.Saccharose zur Behandl.v.Glucoselösung

zur Hydrolyse von Protein ■bei einem sauren pH-Wert

zur Behandl.v.Lactoselösüng

um Wasserstoffperoxyd zu zersetzen

Claims

'■"'. ' ." 27 " - Z353102

1. Gegenstand, dadurch gekennzeichnet, daß er eine ■
Papierbahn bzw. ein Gewebe aus einem .Cellulosematerial oder
einem anderen faserbildenden Material enthält und innerhalb
seiner Zwischenräume ein an einen Träger gebundenes Enzym
dispergiert enthält.

2. Gegenstand nach Anspruch,1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Träger ein Carbonylpolymer verwendet.

3. ■ -Gegenstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Träger ein Aldehydpolymer verwendet. ,

4.· Gegenstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Träger ein Ketonpolymer verwendet..

5. Gegenstand nach Anspruch T, dadurch gekennzeichnet, daß man als Träger ein Acroleinpplymer verwendet.

6.. - - Gegenstand nach, Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Träger ein Polyacrolein verwendet.

7· Gegenstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Träger· ein mit Sulfit umgesetztes Polyacrolein
verwendet.

8. Gegenstand nach Anspruch T, dadurch gekennzeichnet, daß man als -Träger ein mit Sulfit umgesetztes Polyacrolein,
vernetzt mit einem Diamin, verwendet.

9. Gegenstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die.Papierbahn aus einem cellulosehaltigen Material hergestellt wird. ·

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10'. Gegenstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewebe oder die Papierbahn aus einem Copölymeren aus Propylen und Styrol hergestellt wird.

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