DE2629692B2 - Verfahren zum biologischen Festlegen von Enzymen oder nükrobiellen Zellen mittels durch Bestrahlung härtbarer Polymerer sowie danach hergestellte Erzeugnisse - Google Patents
Verfahren zum biologischen Festlegen von Enzymen oder nükrobiellen Zellen mittels durch Bestrahlung härtbarer Polymerer sowie danach hergestellte ErzeugnisseInfo
- Publication number
- DE2629692B2 DE2629692B2 DE2629692A DE2629692A DE2629692B2 DE 2629692 B2 DE2629692 B2 DE 2629692B2 DE 2629692 A DE2629692 A DE 2629692A DE 2629692 A DE2629692 A DE 2629692A DE 2629692 B2 DE2629692 B2 DE 2629692B2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- enzymes
- microbial cells
- molecular weight
- photo
- cells
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N11/00—Carrier-bound or immobilised enzymes; Carrier-bound or immobilised microbial cells; Preparation thereof
- C12N11/02—Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier
- C12N11/04—Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier entrapped within the carrier, e.g. gel or hollow fibres
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N11/00—Carrier-bound or immobilised enzymes; Carrier-bound or immobilised microbial cells; Preparation thereof
- C12N11/02—Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier
- C12N11/08—Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier the carrier being a synthetic polymer
- C12N11/082—Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier the carrier being a synthetic polymer obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- C12N11/087—Acrylic polymers
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Zoology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Polymerisation Methods In General (AREA)
- Macromonomer-Based Addition Polymer (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Description
J5
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum biologischen Festlegen von Enzymen oder mikrobiellen Zellen,
bei dem eine wäßrige Dispersion von Enzymen oder mikrobiellen Zellen einerseits und einem durch Bestrahlung härtbaren Polymeren andererseits hergestellt und
die Mischung anschließend zum Härten bestrahlt wird, sowie danach hergestellte Erzeugnisse.
Um die Instabilität der Enzymaktivität auf ein Minimum zu bringen und kontinuierliche enzymatische
Prozesse zu erleichtern, wird seit Neuerem das Verfahren der Immobilisierung und biologischen Festsetzung der Enzyme angewendet, wobei diese dann als
fester Katalysator verwendet werden. Dies ist seit Kürzerem in verschiedenen Industriezweigen versucht
worden.
Als Verfahren zum Herstellen der immobilisierten Enzyme sind ein Absorptionsverfahren, ein kovalentes
Bindungsverfahren, ein Vernetzungsverfahren sowie ein Einschließungsverfahren bekannt. Bei dem letztgenannten Einschließungsverfahren wird das Enzym selbst
nicht an eine Matrix gebunden, sondern wird im Feingitter eines Geles eingeschlossen oder in mikroskopischem Maßstab eingekapselt. Die Enzymaktivität des
Produktes kann auf diese Weise wirksam gehalten m> werden, wobei verschiedene Arten von Enzymen und
mikrobiellen Zellen nach diesem Verfahren behandelt werden können. Um das Verfahren ausführen zu
können, ist es jedoch erforderlich, daß ein immobilisierendes Material zur Verfügung steht, welches Enzyme
oder mikrobielle Zellen einschließt, ohne daß bereits eingeschlossene Enzyme freigelassen werden, wobei das
Material weiterhin eine selektive Permeabilität für das
Beim herkömmlichen Einschlußverfahren wird eine wäßrige Suspension von Enzymen oder mikrobiellen
Zellen mit niedermolekularen, hydrophilen Monomeren, wie beispielsweise Acrylamidhydroxyäthylmethacrylat,
Hydroxyäthylacrylat, Hydroxypropylmethacrylat und
Hydroxypropylacrylat, gemischt Die Mischung wird,
wie sie ist, durch Polymerisation immobilisiert Bei diesem Verfahren ist es jedoch schwierig, in zuverlässiger Weise selektive Permeabilität der erhaltenen
Polymermatrix zu steuern, wie es notwendig ist, damit die eingeschlossenen Enzyme oder mikrobiellen Zellen
nicht freigegeben werden. Zusätzlich hierzu ist die Toxizität des immobilisierten Produktes zu beachten,
die von Bedeutung ist, wenn das Produkt in der Nahrungsmittelindustrie und pharmazeutischen Industrie verwendet wird, da nicht umgesetzte molekulare
Monomere im Reaktionsprodukt verbleiben.
Durch die GB-PS 14 07 129 ist bereits ein Verfahren
der eingangs genannten Art bekanntgeworden, bei dem eine wäßrige Lösung, die ein Enzym und wenigstens ein
wasserlösliches Monomeres oder Polymeres enthält, eingefroren wird, woraufhin die eingefrorene Lösung
mit ionisierender Strahlung behandelt wird, um so das Monomere oder Polymere bzw. die Monomeren oder
Polymeren zu härten. Dieses bekannte Verfahren, bei dem also ionisierende Strahlung (Gamma- oder
Elektronenstrahlung) eingesetzt wird, hat den Nachteil, daß während des Härtens die Aktivität der Enzyme oder
der mikrobiellen Zellen beeinträchtigt werden kann, wobei das erforderliche Einfrieren der Lösung vor der
Bestrahlung noch eine zusätzliche Komplikation des Verfahrens bedeutet Durch die US-PS 38 60 490 ist das
Einschließen von Mikroorganismen in hydrophilen Acrylaten oder Methacrylaten bekanntgeworden, um so
ein kontrolliertes In-Kontakt-Kommen der Mikroorganismen mit der Umgebung zu gewährleisten, jedoch
treten bei derartigen Verfahren, wie bereits ausgeführt wurde, Schwierigkeiten hinsichtlich der Einstellung der
selektiven Permeabilität der erhaltenen Polymermatrix sowie hinsichtlich der möglichen Toxizität des immobilisierten Produktes auf. Aus der US-PS 39 68 016 ist es
bekannt, daß mittels aktinischer Strahlung bestimmte Polymermischungen gehärtet werden können, jedoch
Findet sich hier keine Beziehung zum gattungsgemäßen Verfahren und den dabei auftretenden Problemen. In
den US-Patentschriften 37 88 950 und 38 59 169 wird die
Fotopolymerisation von Monomeren, zwecks Einschlusses von Mikroorganismen, beschrieben, wobei aber die
weiter oben bereits erläuterten, auf die Verwendung von Monomeren zurückzuführenden Probleme auftreten. Dasselbe trifft für die US-PS 38 44 892 zu, bei der
Enzyme durch Reaktion mit einem epoxyhaltigen Polymeren immobilisiert werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen,
welches die Nachteile der bekannten Verfahren vermeidet und zu Produkten führt, die eine stabile
Enzymaktivität aufweisen, wobei die eingeschlossenen Enzyme oder mikrobiellen Zellen in der Polymermatrix
bei steuerbarer Permeabilität derselben zuverlässig festgehalten werden sollen. Dabei soll weiterhin erreicht
werden, daß die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten neuartigen immobilisierten Enzyme
oder mikrobiellen Zellen selbst gut verarbeitbar und nicht toxisch sind.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, welches
dadu.-ch gekennzeichnet ist, daß als Polymeres ein
fotohärtbares Harz (mittleres zahlenmäßiges Molekulargewicht 300 bis 30 000) verwendet wird, welches zwei
oder mehr fotopolymerisierbare, äthylenisch ungesättigte Gruppen pro Molekül sowie nichtionische
hydrophile Gruppen aufweist; und daß diet Mischung in situ mit aktinischer Strahlung bestrahlt wird.
Im Unterschied zu dem Verfahren der gattungsgemäßen Art, bei dem wasserlösliche Monomere oder
Polymere verwendet werden und die Härtung durch ionisierende Strahlung erfolgt, wird beim erfindungsgemäßen Verfahren ein hydrophiles Polymeres, welches
nicht wasserlöslich ist, in Suspension verwendet, wobei
lediglich aktinische Strahlung zum Härten angewandt wird, die die Enzymaktivität nicht beeinträchtigt
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, dessen besonders bevorzugte Ausführungsformen! sich aus den
Unteransprüchen ergeben, wird also eine wäßrige Suspension von Enzymen oder mikrobiellen Zellen mit
einem nicht-ionisc&cji hydrophilen Harz gut gemischt
und in die gewünschte Form gebracht. Dann folgt eine Polymerisation durch Bestrahlung mit aktinischen
Strahlen von 2 500 bis 6000Ä Wellenlänge. Das
nichtionische hydrophile Harz hat ein mittleres zahlenmäßiges Molekulargewicht von 300 bis 30 000,
vorzugsweise zwischen 500 und 20 000, und weist zwei oder mehr fotopolymerisierbare, äthylenisch ungesättigte Gruppen pro Molekül auf.
Erfindungsgemäß wird das Molekulargewicht des photohärtbaren Harzes bzw. Kunstharzes vor der
Durchführung des Verfahrens so eingestellt, daß das Harz durch Substrate hindurchgeht, jedoch eingeschlossene Enzyme oder niikrobielle Zellen nicht freiläßt Das
Material wird durch photohärtbare aktinische Strahlen in einem einzigen Schritt gehärtet, wodurch sich ein
mechanisch stabiles, immobilisiertes Produkt ergibt. Das photohärtbare Harz weist vorzugsweise hydrophile
Gruppen in einem derartigen Ausmaß auf, daß das Harz sich gleichmäßig mit der wäßrigen Lösung (Pufferlösung od. dgl.) mischt, welche die Suspension der
hydrophilen Enzyme oder mikrobiellen Zellen enthält Die Aktivität der Enzyme oder der mikrobiellen Zellen
kann auf diese Weise in einem sehr stabilen Zustand gehalten werden. Weiterhin werden die Enzyme oder
mikrobiellen Zellen immobilisiert, ohne daß sie ihre
Aktivität verlören. Im Unterschied von demjenigen Verfahren, bei dem Gammastrahlen oder Elektronenstrahlen verwendet werden, erfolgt während des
Härtens kein Abbau der Aktivität der Enzyme oder der mikrobiellen Zellen, da erfindungsgemäß aktinische
Strahlen verwendet werden.
Um die Enzyme oder mikrobiellen Zellen zu immobilisieren, sind zwei oder mehr photopolymerisierbare, äthylenisch ungesättigte Gruppen für jedes
Molekül des photohärtbaren Harzes erforderlich. Wenn das zahlenmäßig mittlere Molekulargewicht des photohärtbaren Harzes unter 300 liegt, ist zu besorgen, daß
das gehärtete Produkt spröde wird, und zwar deshalb, weil die Linearität der Vernetzung oder Verzweigung
niedrig ist. Wenn andererseits das mittlere zahlenmäßige Molekulargewicht des photohärtbaren Harzes höher
als 30 000 ist, so wird die Viskosität der Mischung aus Harzmaterial und der Enzym- oder mikrobiellen
Zellsuspension hoch, wodurch die Verarbeitbarkeit des Harzes beeinträchtigt wird. Aus diesem Grunde sollte
das mittlere zahlenmäßige Molekulargewicht des photohärtbaren Harzes innerhalb des Bereiches von 300
bis 30 000, vorzugsweise zwiüchcn 500 bis 20 000, liegen.
Es hat sich gezeigt, daß die nachfolgenden Vorteile im
Vergleich zu herkömmlichen Verfahren erzielt werden können, wenn Enzyme oder mikrobielle Zellen nach
dem erfindungsgemäßen Verfahren immobilisiert wer-
den: Das photohärtbare Harz, welches nicht-ionische
hydrophile Gruppen aufweist, wird von Monomeren mit niedrigen Molekulargewichten erzeugt Im nächsten
Schritt wird die Mischung aus dem photohärtbaren Harz und der wäßrigen Dispersion aus Enzymen oder
mikrobiellen Zellen (nachfolgend als »Enzym-Harz-Zusammensetzung« bezeichnet) durch Bestrahlung mit
aktinischen Strahlen gehärtet Die Dimensionen der freien Räume im so erzeugten Polymergitter können
also frei gesteuert werden. Das Freisetzen oder
is Abgaben von Enzymen oder mikrobiellen Zellen kann
verhindert werden, wodurch sich wirtschaftliche Vorteile ergeben. Wenn das photohärtbare Harz durch
Gammastrahlen öder Elektronenstrahlen gehärtet würde, so würde die Aktivität des Enzymes, welches in der
Harzzusammensetzung enthalten ist reduziert weil die Energie von Gammastrahlen oder Elektronenstrahlen
sehr groß ist Beim erfindungsgemäßen Verfahren tritt ein derartiger Nachteil jedoch nicht auf, weil hier
ultraviolette Strahlen oder sichtbare Lichtstrahlen
verwendet werden, um die Enzymharzzusammensetzung zu härten. Infolgedessen kann die Enzymaktivität
gut aufrechterhalten werden. Weiterhin hat die Tatsache, daß das Harzgerüst vorher gebildet wird und
die Enzymharzzusammensetzung durch Kurzzeitbe-
Strahlung mit aktinischen Strahlen gehärtet wird, zur
Folge, daß eine Verringerung der Aktivität des Enzymes oder der mikrobiellen Zellen nicht auftritt Dies stellt
einen Vorteil dar, der nicht erhalten werden könnte, wenn die Photohärtung unmittelbar erfolgte, um
S3 Polymere direkt aus niedermolekularen Monomeren zu
erzeugen.
Weiterhin sind die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei also die Suspension aes Enzymes
oder der mikrobiellen Zellen und das photohärtbare
Kunstharz gemischt und anschließend die Mischung mit
aktinischen Strahlen behandelt werden, sehr einfach. Zusätzlich hierzu werden keine niedermolekularen
Monomeren, die allgemein toxisch sind, verarbeitet Die Arbeitsumgebung, in welcher der Härtungsschritt
erfolgt, kann auf diese Weise stark verbessert werden. Wenn Enzyme oder mikrobielle Zellen dadurch
immobilisiert werden, daß niedermolekulare Monomere Anwendung finden, wie es bei den herkömmlichen
Verfahren der Fall ist, so koexistieren die Enzyme oder
-,ο mikrobiellen Zellen mit den restlichen Monomeren, so
daß die Monomeren durch starkes Erhitzen, durch Säure- oder Alkalibehandlung oder auch durch Behandlung mit organischen Lösungsmitteln entfernt v/erden
müssen. Auf diese Weise wird die Aktivität der Enzyme
r> oder mikrobiellen Zellen in nachteiliger Weise herabgesetzt Beim Verfahren nach der Erfindung hingegen
kann das Restmonomere leicht in dem Schritt, in dem das photohärtbare Harz erzeugt wird, entfernt werden,
d. h. also, ehe die Enzyme oder mikrobiellen Zellen
eingeschlossen werden. Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Produkt kann also in der
Nahrungsmittelindustrie sowie in der pharmazeutischen Industrie sicher gebraucht werden, bei denen ansonsten
die Toxidität des verbleibenden Monomeres ein
Problem darstellen würde. Ein weiterer Vorteil liegt
darin, daß die Formgebung oder der Gießvorgang ohne Schwierigkeiten stattfinden können, weil sich das
Härten mittels Bestrahlung in kurzer Zeit erfolgt und
das photohärtbare Harz in gewissem Ausmaß viskos ist Wenn die Enzyme oder mikrowellen Zellen in eine
Membran oder einen Film eingebracht werden, können andere Harze in das photohärtbare Harz eingemischt
werden, um die mechanische Festigkeit des so erzeugten Film- oder Folienproduktes zu verbessern. Auch können
vorab starke Bindungen in die Moleküle des photohärtbaren Harzes eingeführt werden. Die mechanische
Festigkeit der immobilisierten Enzyme oder mikrobiellen
Zellen kann also frei kontrolliert werden. Je nach Bedarf kann eine photohärtbare Harzlösung, welche
■Enzyme oder mikrobielle Zellen enthält, imprägnierungsartig
in ein anderes synthetisches oder natürliches Material eingebracht oder auf dieses aufgebracht
werden, beispielsweise in bzw. auf Substrate, woraufhin dann die Härtung mittels Bestrahlung mit aktinischen
Strahlen erfolgt
Jedwedes der oben angegebenen photohärtbaren Harze kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
verwendet werden, jedoch sind nachfolgend einige Beispiele angegeben.
Photohärtbare Harze
Aus Polyäthylenglykol und Acryl- oder Methacrylsäure hergestellte Polyester; Diester aus ungesättigter
Monokarbonsäure, hergestellt aus zwei Molen von Acryl- oder Methacrylsäure und einem Mol von
Polyäthylenglykol mit einem Molekulargewicht von 600 bis 10 000; und Veresterungsprodukte aus ungesättigter
Karbonsäure, hergestellt aus drei Molen Acryl- oder Methacrylsäure, η Molen einer tribasischen Säure, wie
beispielsweise Trimellitsäure und ^ (n + 1) Molen
Polyäthylenglykol mit einem Molekulargewicht von 600 bis 10 000.
Urethanisierte Adducte von Polyäthylenglykol und
2-Hydroxyäthylacrylat oder Methacrylat
2-Hydroxyäthylacrylat oder Methacrylat
Urethanisierte Produkte, die aus π Molen von
Diisoc>anat, wie Tolylen Diisocyanat, Xylol Diisocyanat,
Isophoron Diisocyanat und Hexamethylendiisocyanat, /J-I Molen von Polyäthylenglykol mit einem
Molekulargewicht von 800 bis 10 000, und zwei Molen einer ungesättigten Monohydroxyverbindung, wie beispielsweise
2-Hydroxyäthylacrylat oder Methacrylat, hergestellt sind; urethanisierte Produkte, wie aus η
Molen Triisocyanat, wie Desmodur L (Warenzeichen der Firma Farbenfabriken Bayer AG), n— 1 Molen
Polyäthylenglykol mit einem Molekulargewicht von 800 bis 10 000 und π + 2 Molen 2-Hydroxyäthylacrylat oder
Methacrylat hergestellt sind; und urethanisierte Produkte, difc aus zwei Molen Diisocyanat, 1 Mol Polyäthylenglykol
mit einem Molekulargewicht von 400 bis 10 000 und 2 Molen einer ungesättigten Monohydroxyverbindung,
wie 2-Hydroxyäthylacrylat oder Methacrylat hergestellt sind.
Ungesättigte Cellulose
Adduct von wasserlöslichen Cellulosen, wie CeIIuIoseacetatphthalat,
Hydroxypropylmethylcellulosephthalat und Hydroxyäthylcellulose mit ungesättigten Glycidylverbindungen,
wie Glycidylacrylat und Glycidylmethacrylat oder ungesättigten Säureanhydriden, wie
Itakonsäureanhydrid und Maleinanhydrid.
Ungesättigte Polyamide
Ungesättigtes P ,lyamid, welches durch Hinzufügen
des Adductes von 1 Mol Diisocyanat, wie Toiylendiisocyanat
und Xyloldiisocyanat, und 1 Mol einer ungesättigten Hydroxylverbindung, wie 2-Hydroxyätliylacrylat,
zu einem wasserlöslichen Polysunid, wie beispielsweise
Gelatine, hergestellt sind.
Das Verfahren nach der Erfindung läßt sich auf verschiedene Arten von Enzymen und mikrobipllen
Zellen anwenden. Diese werden effektiv immobilisiei t,
ohne daß ihre Aktivität verloren geht
Nachfolgend werden die Enzyme und mikrobielle
ίο Zellen, bei denen die Erfindung angewendet werden
kann, an Hand von Beispielen erläutert Es ist aber zu
beachten, daß es sich dabei um nicht-begrenzende Beispiele handelt
Enzyme
Urease, Glykoseoxidase, Küitalase, Glukoamylase,
Glukoseisomerase, Invertase, Gl jkoseoxidase-Katalase,
Lactase, D-Aminosäureoxidase, a-Galaktosidase, Aminoacrylase,
Aspertase und Penizillinamidase.
MikrohieUc 2.?!!en
Zellen von Lactobacillus bulgaricus, Aerobacter
aerogenes, Bacillus subtilis, Azotobacter vinelandii und Proteus vulgaris.
Um die Photopolymerisation beim erfindungsgemäßen
Verfahren zu beschleunigen, können bekannte Photosensibilisatoren der Enzymharzzusammensetzung
zugesetzt werden.
Beispiele für derartige Photosensibilisatoren sind Λ-Karbonylalkohole, wie Benzoin und Acetoin; Acyloinäther wie Benzoinmethyläther, Benzoinäthyläther, Benzoinisopropyläther, Anisoinäthyläther und Pivaloinäthyläther; α-substituierte Acyloine, wie «-Methylbenzoin und «-Methoxybenzoin; Polycyclische aromatische Verbindungen, wie Naphthol und Hydroxyanthracen; Azoamide wie beispielsweise 2-Cyar.o-2-Butylazoformamid; und Metallsalze, wie Uranylnitrat und Eisenchlorid. Weiterhin können auch Merkaptane, Disulfide, Halogenide und Farbstoffe verwendet werden.
Beispiele für derartige Photosensibilisatoren sind Λ-Karbonylalkohole, wie Benzoin und Acetoin; Acyloinäther wie Benzoinmethyläther, Benzoinäthyläther, Benzoinisopropyläther, Anisoinäthyläther und Pivaloinäthyläther; α-substituierte Acyloine, wie «-Methylbenzoin und «-Methoxybenzoin; Polycyclische aromatische Verbindungen, wie Naphthol und Hydroxyanthracen; Azoamide wie beispielsweise 2-Cyar.o-2-Butylazoformamid; und Metallsalze, wie Uranylnitrat und Eisenchlorid. Weiterhin können auch Merkaptane, Disulfide, Halogenide und Farbstoffe verwendet werden.
w Diese Photosensibilisatoren werden entweder allein
oder ais Mischung von zwei oder mehreren derselben im Verhältnis von 0,2 bis 7 Gew.-%, bezogen auf die
photohärtbaren Harze, verwendet
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird die Enzymharzzusammensetzung
zunächst in die gewünschte Form gebracht, woraufhin dann die Zusammensetzung mit aktinischer Strahlung behandelt wird. Solange die
aktinischen Strahlen auf die zu härtende Zusammensetzung auftreffen, kann die Zusammensetzung in jedwede
in gewünschte Form und Dicke gebracht werden, und
zwar mit oder ohne Behälter oder Umhüllung. Beispielsweise kann die Zusammensetzung auf die
Oberfläche eines Artikels aufgebracht werden. Auch kann die Zusammensetzung auf ein anderes Material
auflaminiert verden, auch in einen transparenten Behälter eingebracht werden. Schließlich ist ein
Einimprägnieren in ein poröses Material möglich. Fernerhin kann die Zusammensetzung auch unter
Bestrahlung irei strömen. Die Artikel, die mit der
M> Zusammensetzung versehen werden wollen, können
beliebiger natürlicher oder synthetischer Art sein, einschließlich gestrickter oder gewebter Bekleidungsstücke
oder Textilien, Metallerzeiugnissen od. dgl.
Als Lichtquelle für die aktinische Strahlung ist jedwedes Gerüt geeignet, welches Lichtstrahlen im
Bereich von 2 500 bis 6 000 A Wellenlänge abgibt. Als Beispiele für derartige Lichtquellen sind Hochdruckquecksilberlampen,
Niederdnickqueckvlberlamperi,
Fluorescenzlampen, Xenonlampen, Kohlelichtbögen sowie Sonnenbestrahlung zu nennen. Die Bestrahlungszeit liegt allgemein zwischen 1 Minute und zehn
Minuten. Es ist vorteilhaft, Lichtstrahlen in einer Atmosphäre aus einem Inertgas einwirken zu lassen, um
die Bestrahlungszeit herabzusetzen.
Nachfolgend wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen iin einzelnen erläutert. In den
Ausführungsbeispielen, wenn nicht anders angegeben, Teile und Prozente immer bezogen auf das Gewicht
angegeben.
Aus 90 Teiien NK-Ester 23G (Warenzeichen eines Dimethacrylates von Polyäthylenglykol mit einem
Molekulargewicht von 1 000, hergestellt durch die Firma Shin Nakamura Chemical Ind. Ltd., japan), IO
Teilen einer 0J5%igen wäßrigen Lösung von Glukoseoxidase (mit Katalasegehalt), aufgelöst in einer 0,1 molaren
Phosphatpufferlösung pH-Wert von 5,6, und einem Teil Benzoinäthyläther wurde eine einheitliche Mischung
hergestellt. In die so hergestellte, gemischte Lösung wurde eine Plantinelektrode eingetaucht. Die
gemischte Lösung, mit der darin befindlichen Elektrode, wurde bei einer Temperatur von weniger als 25°C fünf
Minuten lang mittels einer Niederdruckquecksilberlampe aus um die Elektrode liegenden Richtungen bestrahlt.
Auf diese Weise wurde die Elektrode mit einem immobilisierten Enzym bedeckt. Die genannte Elektrode
und eine andere Bleielektrode, als Gegenelektrode, wurden in eine 0,l%igen Glukoselösung eingetaucht,
woraufhin eine elektrische Messung erfolgte, als deren Ergebnis das durch die Glukose bewirkte Verhalten der
Elektroden beobachtet wurde.
Ein photohärtbares Harz (mittleres zahlenmäßiges Molekulargewicht: 2160) wurde aus einem Mol Xyloldiisocyanat,
750 g Polyäthylenglykol mit einem Molekulargewicht von 1 500 und 1,1 Mol von 2-Hydroxyäthylmethacrylat
hergestellt. Weiterhin wurden 85 Teile des so hergestellten photohärtbaren Harzes, 15 Teile
0,l%iger Pufferlösung von Urease, und 2 Teile von Benzoinmethyläther innig miteinander vermischt. Eine
Glasplatte von 3 mm wurde horizontal angeordnet. Auf der Glasplatte wurde ein quadratischer Rahmen (5 cm
χ 5 cm) als Innenabmessung) mittels Abstandshaltern von 1 mm Dicke gebildet. Die so erhaltene Mischung
würde in den Innenbereich des Rahmens auf der Glasplatte gegossen. Auf die Glasplatte wurde in
dichter Anordnung eine Polyesterplatte mit einer Dicke von 04 mm aufgelegt Dann erfolgte eine Bestrahlung
bei einer Temperatur von weniger als 35° C für 2 Minuten mittels einer 2-kW-Hochdruckquecksilberlampe,
die in einem Abstand von 5 cm oberhalb der Polyesterplatte angeordnet wurde. Hierdurch entstand
ein transparentes immobilisiertes Enzymprodukt Der Enzymfilm wurde dann dreimal mit jeweils 200 ml
destillierten Wassers abgespült und in 100 ml einer 0,01 molaren Harnstofflösung eingetaucht, die mit einer
0,01 molaren Phosphatpufferlösung präpariert war. Dann ließ man Harnstoff 30 Minuten lang bei 30° C
reagieren. Dann wurden 5 ml der Reaktionslösung herausgenommen. Nach der Zusetzung von 5 ml von 0,1
N-HCL zu der Lösung, wurde diese mit 0,1 N-NaOH zurücktitriert Als Resultat dieses Versuches ergab sich,
daß das Aktivitätsverhältnis zu demjenigen des natürlichen Enzymes 68% betrug.
Ein photohärtbares Harz (mittleres zahlenmäßiges Molekulargewicht: 2160) wurde aus einem Mol Xyloldiisocyanat,
750 g Polyäthylenglykol mit einem Molekulargewicht von 1 500 und 1,1 Molen 2-Hydroxyäthylmethacrylat
hergestellt. Weiterhin wurden 65 Teile dieses photohärtbaren Harzes, 20Teile NK-Ester M-9G
(Warenzeichen für Methacrylat aus Methoxypolyäthylenglykol mit einem Molekulargewicht von 400,
hergestellt durch die Firma Shin Nakamura Chemical Ind. Ltd.), 1 Teil Benzoinäthyläther und 15 Teile der
durch Dispersion von 100 g Glukoseisomerase in 100 ml
Pufferlösung hergestellten Lösung einheitlich miteinander vermischt.
Ein Teströhrchen aus Glas mit einem Außendurchmesser
von 19 mm wurde konzentrisch in einem anderen Reagenzglas mit einem Innendurchmesser von
22 mm angeordnet. Die oben angegebene, gemischte Lösung wurde in den Zwischenraum zwischen den
beiden Glasröhrchen eingegossen. Dann erfolgte die Bestrahlung bei einer Temperatur von weniger als 35° C
3 Minuten lang, wobei vier 500-W-Hochdruckquecksilberlampen
aus vier Richtungen senkrecht an den Längswänden der Teströhrchen eingesetzt wurden.
Hierdurch ergab sich ein rohrförmiges, transparentes, festes Produkt Das rohrförmige Produkt wurde mit 10
ml von 2%iger Glukosephosphatpufferlösung gefüllt, die Magnesiumionen enthielt und bei 500C gehalten. Die
Flüssigkeit, welche durch den rohrförmigen Film hindurchdiffundierte, wurde gesammelt Die Farbe
wurde mittels der Zystein-Karbazol-Meihode entwikkelt,
um so die Bildung von Fruktose durch Colorimetry bei 560 Γημ Wellenlänge zu messen. Als Resultat ergab
sich, daß 93% der Glukose in Fruktose verwandelt
waren.
Eine Enzymlösung wurde hergestellt, indem 50 mg
4(i Invertase und 50 mg Glukoseisomerase zu 10 ml
Pufferlösung bei einem pH-Wert von 7,0 hinzugefügt wurden. Zu dieser Enzymlösung wurden gleichmäßig 90
g Nk-Ester 23G (verwendet in Beispiel 1) und 1 g Benzoinäthyläther zugesetzt. Die vorstehende Mi-
4". schung wurde dann in den Beispiel 2 angegebenen Rahmen eingegossen, woraufhin ein 0,2 m dicke
Polyesterfolie dicht auf die Mischung aufgelegt wurde. Dieser so erhaltene Film wurde bei einer Temperatur
von weniger als 35°C 1 Minute lang unter Verwendung
>() einer Niederdruckquecksilberlampe bestrahlt, wodurch
ein immobilisierter Enzymfilm entstand. Dieser Enzymfilm wurde in mehrere Stücke quadratischer Form mit
einer Kantenlänge von 1 cm zerschnitten und dann dreimal mit 1 1 Wasser abgespült Die ausgeschnittenen
Stücke wurden dann in 100 ml 2%iger Sucroselösung (pH: 7,0) als Substrat eingetaucht, woraufhin eine
Reaktion für 60 Minuten bei 45° C erfolgte. Die erzeugte Fruktose wurde nach der Zystein-Karbazol-Methode
analysiert, wobei sich ergab, daß das Verhältnis der
μ Aktivität zu derjenigen des ursprünglichen Enzyms 45%
betrug.
Aus 90 Gewichtsteilen NK-Ester 23G (verwendet in &5 Beispiel 1), 10 Teilen Proteus vulgaris also mikrobieUen
Zellen, suspendiert in einer 0,1 molaren Phosphatpufferlösung mit einem pH-Wert von 7,0, unds 1 Teil
Benzoinmethyläther wurde eine gleichförmige Mi-
schung hergestellt. Diese Mischung wurde auf einen Gazestreifen aufgebracht, wobei sich ein 0,5 mm dicker
Film ergab. Da'.w wurde eine 0,3 mm dicke transparente
Polyesterplatte hierauf angeordnet. Dann erfolgte eine Bestrahlung bei einer Temperatur unterhalb 25°C für 3
Minuten mittels einer Niederdruckquecksilberlampe, die U 5 cm Abstand oberhalb angeordnet war. Nach der
Beschichtung wurde die Polyesterplatte abgezogen, wodurch sich ein immobilisiertes Produkt aus mikrobiellen
Zellen ergab, welches die Gaze als Träger aufwies.
Aus einem Mol Hydroxyäthylacrylat, einem Mol Isophorondiisocyanat und 2 000 g Polyäthylenglykol mit
einem Molekulargewicht von 4 000 wurde ein photohärtbares Harz hergestellt.
Dann wurden 100 Teile des so hergestellten phntnhänharen Harzes. 300 Teile einer 2%igen
Pufferlösung (pH 4,5) von Glukoamylase, und ! Teil Benzoinäthyläther innig miteinander vermischt.
Ein Polyesterfilm mit einer Dicke von 0,2 mm wurde horizontal angeordnet, woraufhin ein quadratischer
Rahmen (5 cm χ 5 cm als Innenabmessung) hergestellt wurde, indem Abstandshalter von 0,3 mm verwendet
wurden. Dann wurde die oben beschriebene Mischung in den so auf den Polyesterfilm gebildeten Rahmen
eingegossen. Auf der gemischten Lösung wurde eine Polyesterplatte mit einer Dicke von 0,2 mm dicht
angeordnet. Dann erfolgte eine Bestrahlung bei einer Temperatur von weniger als 35°C für 3 Minuten mittels
einer 2-kW-Hochdruckquecksilberlampe, die mit einem Abstand von 5 cm oberhalb der Polyesterplatte
angeordnet wurde, wodurch ein transparentes, immobilisertes Enzymprodukt erhalten wurde.
Zehn Stücke dieses Enzymfilmes (5 mm χ 5 mm) wurden dreimal mit jeweils 10 ml destillierten Wassers
abgewaschen und in 10 ml einer 10-mM-Maltaselösung
eingetaucht, die mit McElvaine-Pufferlösung (pH: 4,5) präpariert war. Die Maltase ließ man dann 30 Minuten
lang bei 400C reagieren. Dann wurde 1 ml der Rpalctinnslnsiin? hpraiiscennmmpn Dip tJphilHptp ΠΙπ-kose
wurde mittels eines Glukostaten gemessen, der durch die Firma Worthingtom Biochemical Corp.
hergestellt wurde. Als Resultat dieser Untersuchung ergab sich, daß das Aktivitätsverhältnis, bezogen auf
native Enzyme, 65% betrug.
Claims (5)
1. Verfahren zum biologischen Festlegen von Enzymen oder mikrobiellen Zellen, bei dem eine
wäßrige Dispersion von Enzymen oder mikrobiellen Zellen einerseits und einem durch Bestrahlung
härtbaren Polymeren andererseits hergestellt und die Mischung anschließend zum Härten bestrahlt
wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Polymeres ein fotohärtbares Harz (mittleres zahlenmäßiges Molekulargewicht 300 bis 30 000) verwendet wird, welches zwei oder mehr fotopolymerisierbare, äthylenisch ungesättigte Gruppen pro Molekül
sowie nicht-ionische hydrophile Gruppen aufweist; und daß die Mischung in situ mit aktinischer
Strahlung bestrahlt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mittlere zahlenmäßige Molekulargewicht des fotohärtbaren Harzes zwischen 500 und
20 000 liegt
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlänge der aktinischen Strahlung im Bereich von 2 500 bis 6 000 Ä
liegt
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischung des fotohärtbaren Harzes ein Reaktionszusatz aus einem Polymerisationsinitiator und/oder
einem Fotosensibilisator zugesetzt wird.
5. Biologisch immobilisierte Enzyme oder mikrobielle Zellen, hergestellt nach dem Verfahren nach
einem der vorangehenden Ansprüche.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP50140839A JPS5266681A (en) | 1975-11-26 | 1975-11-26 | Fixing of enzyme or microbial fungus |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2629692A1 DE2629692A1 (de) | 1977-06-08 |
DE2629692B2 true DE2629692B2 (de) | 1978-12-21 |
DE2629692C3 DE2629692C3 (de) | 1979-08-16 |
Family
ID=15277904
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2629692A Expired DE2629692C3 (de) | 1975-11-26 | 1976-06-29 | Verfahren zum biologischen Festlegen von Enzymen oder mikrobiellen Zellen mittels durch Bestrahlung härtbarer Polymerer sowie danach hergestellte Erzeugnisse |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5266681A (de) |
DE (1) | DE2629692C3 (de) |
GB (1) | GB1550465A (de) |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5296791A (en) * | 1976-02-09 | 1977-08-13 | Japan Atom Energy Res Inst | Preparation of composition including enzymes or microorganisms |
JPS55111800A (en) * | 1979-02-20 | 1980-08-28 | Toyo Jozo Co Ltd | Kit for analysis of lipid component |
IT1141249B (it) * | 1980-02-28 | 1986-10-01 | Italfarmaco Spa | Procedimento per la preparazione di copolimeri di polisaccaridi supprotanti attivita' enzimatica,e copolimeri cosi' ottenuti |
JPS593196B2 (ja) * | 1980-03-17 | 1984-01-23 | 日揮株式会社 | アルコ−ル製造方法 |
JPS5769667A (en) * | 1980-10-16 | 1982-04-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Electrode |
JPS5923791B2 (ja) * | 1980-12-23 | 1984-06-05 | 旭化成株式会社 | 固定化微生物の製造法 |
DE3312578A1 (de) * | 1983-04-08 | 1984-10-11 | Bayer Ag, 5090 Leverkusen | Biologisch aktive zusammensetzung zur abwasser- und abluftreinigung |
GB8314523D0 (en) * | 1983-05-25 | 1983-06-29 | Lowe C R | Diagnostic device |
DE3402697A1 (de) * | 1984-01-26 | 1985-08-01 | Bayer Ag, 5090 Leverkusen | Verwendung von hydrophilen, hochgefuellten polyurethanmassen zur biologischen abwasserreinigung |
EP0160260A3 (de) * | 1984-05-02 | 1986-10-08 | Bayer Ag | Verfahren zur Immobilisierung von biologischem Material |
EP0160253A3 (de) * | 1984-05-02 | 1986-10-08 | Bayer Ag | Immobilisierung von Protaminobacter rubrum und Verwendung des immobilisierten Präparates zur Umwandlung von Sucrose zu Isomaltulose |
DE3526185A1 (de) * | 1985-07-23 | 1987-02-05 | Bayer Ag | Verfahren zur herstellung fuellstoffhaltiger, anionisch modifizierter polyurethan(harnstoff)-massen, entsprechende polyurethan(harnstoff)-massen und ihre verwendung |
JPS62253393A (ja) * | 1986-01-21 | 1987-11-05 | Yamasa Shoyu Co Ltd | リボヌクレオシドの製造法 |
US20050127002A1 (en) * | 2003-12-12 | 2005-06-16 | Zare Richard N. | Immobilized-enzyme microreactor devices for characterization of biomolecular analytes and associated methods |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5631949B2 (de) * | 1973-09-12 | 1981-07-24 | ||
JPS5243779A (en) * | 1975-10-03 | 1977-04-06 | Hideki Ishii | Method of producing minute particles coated with resin |
-
1975
- 1975-11-26 JP JP50140839A patent/JPS5266681A/ja active Granted
-
1976
- 1976-06-29 DE DE2629692A patent/DE2629692C3/de not_active Expired
- 1976-06-30 GB GB27334/76A patent/GB1550465A/en not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2629692A1 (de) | 1977-06-08 |
DE2629692C3 (de) | 1979-08-16 |
JPS5266681A (en) | 1977-06-02 |
GB1550465A (en) | 1979-08-15 |
JPS5520676B2 (de) | 1980-06-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2629692C3 (de) | Verfahren zum biologischen Festlegen von Enzymen oder mikrobiellen Zellen mittels durch Bestrahlung härtbarer Polymerer sowie danach hergestellte Erzeugnisse | |
US4195129A (en) | Method for immobilizing enzymes and microbial cells | |
DE69013764T2 (de) | Kontrolle der Zellanordnung. | |
DE3617875C2 (de) | Verfahren zum Immobilisieren von Mikroorganismen | |
DE3033885C2 (de) | ||
DE2725477C3 (de) | Verfahren zur Hydrophylierung der Oberfläche eines hydrohoben Polymeren | |
DE102020123424A1 (de) | Herstellungsverfahren für ein wärmeempfindliches 4D-Hydrogel auf Chitosan-Basis | |
EP0160260A2 (de) | Verfahren zur Immobilisierung von biologischem Material | |
DE1292387B (de) | Verfahren zur Herstellung von Pfropfmischpolymerisaten | |
DE3688922T2 (de) | Reaktive Acrylharzmikroteilchen, deren Herstellung und sie enthaltende vernetzbare Zusammensetzungen. | |
DE2629693C3 (de) | Verfahren zum biologischen Festlegen von Enzymen oder mikrobiellen Zellen mittels durch Bestrahlung und härtbarer Polymerer sowie danach hergestellte Erzeugnisse | |
DE3917262C2 (de) | Kontaktlinse und Verfahren zur Herstellung der Kontaktlinse | |
DE2309894A1 (de) | Verfahren zur herstellung von loeslichen hydrophilen polymeren | |
DE2703834A1 (de) | Verfahren zur herstellung einer unloeslich gemachte enzyme und/oder unloeslich gemachte bakterienzellen enthaltenden zusammensetzung | |
DE102009042037A1 (de) | Herstellung ECM-analoger Matrizen mittels 2-Photonen-Polymerisation | |
DE2501840C3 (de) | Verfahren zur Unlöslichmachung eines Enzyms | |
DE2360647C3 (de) | Verfahren zur Herstellung eines immobilisierten Enzyms mittels Gelatinisierung | |
DE69127796T2 (de) | Verfahren zur Modifizierung von Oberflächen | |
DE10295443B4 (de) | Textiles Implantat mit Oberflächenmodifikation, und entsprechendes Verfahren zur Oberflächenmodifikation | |
DE60129468T2 (de) | Verfahren zur vernetzung eines acrylpolymers oder copolymers oder eines acrylderivats eines copolymers und dadurch erhaltenes vernetztes acrylpolymer | |
DE2260184A1 (de) | Traegerfixierte makromolekulare verbindung und verfahren zu ihrer herstellung | |
EP0160253A2 (de) | Immobilisierung von Protaminobacter rubrum und Verwendung des immobilisierten Präparates zur Umwandlung von Sucrose zu Isomaltulose | |
AT338438B (de) | Flussige zahnfullmasse | |
EP0659286B1 (de) | Verwendung eines giessharzes und verfahren zu dessen herstellung | |
AT200337B (de) | Verfahren zur Herstellung von gepfropften Polymeren |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |