DE2629693C3 - Verfahren zum biologischen Festlegen von Enzymen oder mikrobiellen Zellen mittels durch Bestrahlung und härtbarer Polymerer sowie danach hergestellte Erzeugnisse - Google Patents
Verfahren zum biologischen Festlegen von Enzymen oder mikrobiellen Zellen mittels durch Bestrahlung und härtbarer Polymerer sowie danach hergestellte ErzeugnisseInfo
- Publication number
- DE2629693C3 DE2629693C3 DE19762629693 DE2629693A DE2629693C3 DE 2629693 C3 DE2629693 C3 DE 2629693C3 DE 19762629693 DE19762629693 DE 19762629693 DE 2629693 A DE2629693 A DE 2629693A DE 2629693 C3 DE2629693 C3 DE 2629693C3
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- enzymes
- photo
- microbial cells
- curable resin
- mixture
- 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.)
- Expired
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
- C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Zoology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Microbiology (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Immunology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
- Macromonomer-Based Addition Polymer (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum biologischen Festlegen von Enzymen oder mikrobiellen Zellen,
bei dem eine wäßrige Dispersion von Enzymen oder mikrowellen 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 Miramum 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 in
Kürzerem in verschiedenen Industriezweigen versucht worden.
Ais Verfahren zum Herstellen der immobilisierten Enzyme sind ein Absorptionsverfahren, ein kovalentes
Bindungsverfahren, ein Vernetzungsverfahren sowie ein ή
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 eingekapseil Die Enzymaktivität des Produktes kann auf diese Weise wirksam gehalten
werden, wobei verschiedene Arten von Enzymen Und mikrowellen Zellen nach diesem Verfahren behandelt
werden können. Um das Verfahren ausführen zu können, ist es jedoch erforderlich, daß ein immobilisier
rendes Material zur Verfügung steht, welches Enzyme öder mikrobielle Zellen einschließt, ohne daß bereits
eingeschlossene Enzyme freigelassen werden, wobei das Material weiterhin eine selektive Permeabilität für das
Substrat, wenn erforderlich, aufweisen muß.
Beim herkömmlichen EinschluQverfahren 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 pharmazeuuV nen 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 we ter 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 schliffen,
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 zuverHssig 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
r\ 12
D3O
Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, welches
dadurch gekennzeichnet ist, dall 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 ionische hydrophile Gruppen aufweist; und daß die 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
lediglieh 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 mikrowellen Zellen mit
einem ionischen hydrophilen Harz gut gemischt und in die gewünschte Form gebracht Dann folgt eine
Polymerisation durch Bestrahlung mit aktinischen Strahlen von 2500 bis 6000 Ä Wellenlänge. Das ionische
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 foiühäfibaren Hu-zes bzw. Kunstharzes vor der
Durchführung des Verfahrens so --;ngestellt, daß das
Harz durch Substrate hindurchgeht, jedoch eingeschlossene Enzyme oder mikrobielle Zellen -"-'cht freiläßt. Das
Material wird durch fotohärtbare aktinische Strahlen in einem einzigen Schritt gehärtet, wodurch sich ein
mechanisch stabiles, immobilisiertes Produkt ergibt Das fotohärtbare Harz weist vorzugsweise hydrophile
Gruppen in einem derartigen Ausmaß auf, daß das Harz sich gleichmäßig mit der wäßrigen Lösung (Pufferlösung
oder dergleichen) mischt, weiche die Suspension der Hydrophilen Enzyme oder mikrowellen Zellen
enthält. Die Aktivität der Enzyme oder der mikrowellen Zellen kann auf diese Weise in einem sehr stabilen
Zustand gehalten werden. Weiterhin werden die Enzyme oder mikrowellen 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 mikrowellen Zellen, da erfindungsgemäß aktinische Strahlen verwendet werden.
Um die Enzyme oder mikrowellen Zellen zu immobilisieren, sind zwei oder mehr fotopolymerisierbare,
äthylenisch ungesättigte Gruppen für jedes Molekül des fotohärtbaren Harzes erforderlich. Wenn
das zahlenmäßige mittlere Molekulargewicht des fotohärtbaren 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 fotohärtbaren
Harzes höher ai:S 30 000 ist, so wird die Viskosität der Mischung aus Marzmaterial und der Enzym* oder
mikrowellen Zellsuspension hoch, wodurch die Verarbeitbärkeit des Harzes beeinträchtigt wird. Aus diesem
Grunde sollte das mittlere zahlenmäßige Molekularge*
Wicht des fotohärtbaren Harzes innerhalb des Bereiches von 300 bis 30 000, vorzugsweise zwischen 500 und
20 000, liegen. Weiterhin enthält das fotohärtbare Harz nach der Erfindung ionische hydrophile Gruppen, wie
beispielsweise Karbon-, Sulfon-, Phosphat- und Aminogruppen. Die selektive Wirkung der ionischen Substanzen
findet also gleichzeitig mit der Enzymwirkung statt Es hat sich gezeigt, daß die nachfolgenden Vorteile im
Vergleich zu herkömmlichen Verfahren erzielt wurden können, wenn Enzyme oder mikrobielle Zellen nach
ίο dem erfindungsgemäßen Verfahren immobilisiert werden:
Das fotohärtbare Harz, welches ionische hydrophile Gruppen aufweist, wird von Monomeren mit
niedrigen Molekulargewichten erzeugt Im nächsten Schritt wird die Mischung aus dem fotohärtbaren Harz
unJ der wäßrigen Dispersion aus Enzymen oder mikrowellen 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 v/erden. Das Freisetzen oder
Abgeben von Enzymen oder rnikrobieüen Zeilen kann
verhindert werden, wodurch sich wirtschaftliche Vorteile ergeben. Wenn das fotohärtbare Harz durch
Gammastrahlen oder Elektronenstrahlen gehärtet würde, so würde die Aktivität des Enzyms, 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 Kurzzeitbestrahlung mit aktinischen Strahlen gehärtet wird, zur
Folge, daß eine Verringerung der Aktivität des Enzyms oder der mikrowellen Zellen nicht auftritt Dies stellt
einen Vorteil dar. der nicht erhalten "»erden könnte, wenn die Fotohärtung unmittelbar erfolgte, um
Polymere direkt aus niedermolekularen Monomeren zu erzeugen.
Weiterhin sind die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei also die Suspension des Enzyms oder
der mikrowellen Zellen und das fotohärtbare 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. Wein 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 mikrowellen Zellen mit den restlichen Monomeren, so
daß die Monomeren durch starkes Erhitzen, durch Säure- oder Alkalibehandlung oder auch durch Behandlung
mit organischen Lösungsmitteln entfernt werden
6Q müssen= Au? diese Weise wird die Aktivität der Enzyme
oder mikrobiellen Zeilen in nachteiliger Weise herabge*
setzt. Beim Verfahren nach der Erfindung hingegen kann das Restmonomere leicht in dem Schritt, in dem
das fotohärtbare Harz erzeugt wird, entfernt werden,
d. h, ehe die Enzyme oder mikrowellen Zellen eingeschlossen werden. Das nach dem erfindungsgemä*
ßeh 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 fotohärtbare 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 fotohärtbare Harz eingemischt
werden, um die mechanische Festigkeit des so erzeugten Film- oder Folienproduktes zu verbessern. Auch können
vorab starke Bindungen in die Moleküle des fotohärtbaren Harzes eingeführt werden. Die mechanische
Festigkeit der immobilisierten Enzyme oder mikrobiellen Zellen kann also frei kontrolliert werden. Je nach
Bedarf kann eine fotohärtbare 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
Wie oben beschrieben wurde, weist das Harz, welches die Enzyme oder mikrobiellen Zellen einschließt,
ionische hydrophile Gruppen auf, so daß also, wenn das immobilisierte Produkt für die kontinuierliche enzymatische
Reaktion eines Substrats verwendet wird, welches Fremdsubstanzen enthält wie beispielsweise ionische
Pigmente, eine lonenaustauschreaktion gleichzeitig mit der enzymatischen Reaktion stattfinden. Der Schritt
ium Eliminieren der Pigmente kann also ausgelassen werden, und der Reaktionsprozeß kann verbessert
werden. Zusätzlich zu der oben beschriebenen lonenaustauschreaktion läßt sich gleichzeitig der Effekt eines
Molekularsiebes erreichen, indem die Vernetzungsdichte des Harzes gesteuert wird. Auf diese Weise läßt sich
das immobilisierte Produkt nach der Erfindung in weitem Umfang verwenden. Weiterhin wird das
Produkt durch Verwendung aktinischer Strahlen gehärtet, s<- daß es mit geringen Kosten, verglichen mit den
herkömmlichen Verfahren hergestellt werden kann.
Jedwedes der oben definierten fotohärtbaren Harze kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet
werden, wobei nachfolgend einige als Beispiele aufgeführt sind.
Salze ungesättigter Polyester hoher Säurezahl
Salze ungesättigter Polyester, welche Säurezahlen von 40 bis 200 aufweisen und durch Veresterung
mehrwertige Alkohole mit Polykarbonsäurekomponenten gewonnen werden, die aus wenigstens einer
ungesättigten Polykarbonsäure, beispielsweise Malein anhydrid, Maleinsäure, Fumarsäure, Itakonsäure und
Itakonanhydrid und wenigstens einer gesättigten Polykarbonsäure, wie Trimellitsäure, Trimellitanhydrid,
Pyromellitsäure und Pyromeliitanhydrid bestehen; und
ungesättigte Polyester mit Säurewert von 40 bis 200, die dadurch gewonnen werden, daß man Säureanhydrid den
Hydroxylgruppen von Veresterungspredukten reagieren läßt, die aus wenigstens einer ungesättigten
Polykarbonsäure, wie beispielsweise Maleinanhydrid, Maleinsäure, Fumarsäure, Itakonsäure und Intakonanhydrid
sowie mehrwertigem Alkohol, der mehr als 5 Gew>% 3' öder höherwertigef Alkohol enthält,
reagieren läßt.
Ungesättigte Epoxide mit hohen Säurezahlen
Ungesättigte Epoxide mit Säurezahlen von 40 bis 200, die dadurch hergestellt werden, daß man Säureanhydrid
zu den restlichen Hydroxylgruppen von Additionsprodukten hinzugibt, die aus n-Molen der Glycidylgruppe in
Polyglycidylverbindungen hergestellt sind, wie Epikote
828,1001 und 1004 (Warenzeichen: hergestellt durch die Firma Shell Chemical Co., Ltd.). Diese Polyglycidylverbindungen
enthalten Glycidylgruppen. Weiterhin verwendet man n—2-Mole an !Carboxylgruppen in
Dikarbonsäuren, wie Maleinsäure und Adipinsäure, sowie 2 Mole ungesättigter !Carbonsäuren, wie Acrylsäure
und Methacrylsäure; und ungesättigte Epoxide mit Säurezahlen von 40 bis 200, die durch die Reaktion
zwischen ungesättigten Glycidylverbindungen, wie Glycidylacrylat und Glycidylmethacrylat und der
Verbindung erhalten werden, die durch Hinzugeben von Säureanhydrid zu den verbleibenden Hydroxygruppen
des Additionsproduktes gewonnen werden, welches aus /3-Molen an Glycidylgruppen H Polyglycidylverbindtingen
und π+2-Molen an !Carboxylgruppen in Dikarbonsäure
erhalten werden.
Anionische ungesättigte Acrylharze
Die anionischen ungesättigten Acrylharze, auf die
oben Bezug genommen wurde, sind Copolymere von Acryl- oder Methacrylsäure und Acryl- oder Methacrylestern,
welche der nachfolgenden Gleichung (1) und
3c anderen Bedingungen genügen:
C + 5P + 1OS = A. (1)
Dabei bedeutet C die Konzentration (Mol/kg) an Karboxylgruppen im Harz, P die Konzentration
(Mol/kg) von Phosphatgruppen im Harz und S Sulfongruppen (Mo!/kg) im Harz. A bedeutet in der
Gleichung (1) 0,8 bis 5 (Mol/kg), während die Konzentration der fotopolymerisierbaren, äthylenisch
ungesättigten Gruppen im Harz 0,1 bis 5 (Mol/kg)
beträgt. Die Herstellung des Copolyrneren aus Acryl-
oder Methacrylsäure und Acryl- oder Methacrylestern erfolgt nach herkömmlichen Verfahren. Um Karboxylgruppen
in das Harz einzuführen, werden ungesättigte Karboxylverbindungen, wie Acryl- oder Methacrylsäure
als Copolymerkomponenten verwendet. Die Phosphatgruppen
werden dadurch eingeführt, das ungesättigte Phosphatester verwendet werden, wie Phosmer M und
Phosmer Cl (Warenzeichen, hergestellt durch die Firma Yushi Seihin Co., Ltd., Japan) und Sulfongruppen,
ungesättigte Sulfonatester, wie 2-SuIfoäthylacrylat oder
-methacrylat, und 3-Sulfopropylacrylat oder -methacry-Iat.
Um fotopolymerisierbare, äthylenisch ungesättigte Gruppen in das Harz einzuführen, läßt mai eine
ungesättigte Glycidylverbindung, wie Glycidylacrylat
•ja Gder -methacrylat, mit Karboxylgruppen, Phosphatgruppen
oder Sulfongruppen reagieren, die in dem Harz enthalten sind.
Kationisch ungesättigte Acrylharze
(>o Ungesättigte Acrylharze, die durch die Reaktion
zwischen einer ungesättigten Glycidylverbindung, wie Glyeidylaerylat oder -methaerylat, und den Copolymeren
aus Methacrylestern erhalten werden, welche mehr als 5 Gew.-% ungesättigter Aminoverbindungen enthal-
ten, wie beispielsweise 2'Diäthylaminoäthylacrylat oder
-methacrylat, Tert^butylaminoäthylacrylat oder -methacrylat und Vinylpyridin; ein ungesättigtes Acrylharz,
welches durch Chlormethylierung von Polystyrol Und
Quateiiiisierung des Produktes mit einer ungesättigten
Aminoverbindung erhalten wird; und das Adduct, welchesi aus Polyälhylenimin und einer ungesättigten
Glycidylverbindung hergestellt wird.
Das Verfahren nach der Erfindung läßt sich bei verschiedenen Arten von Enzymen und mikrowellen
Zellen amwenden. Die Aktivität derselben wird in einem hohen Verhältnis erhalten, nachdem sie immobilisiert
worden sind. Im folgenden sind verschiedene Enzyme und mifcrobielle Zellen als Beispiele aufgeführt, jedochsind
diese Beispiele nicht begrenzt hinsichtlich der Erfindung.
Enzyme:
Urease, Glukoseoxidase, Kalalase, Glukoamylase,
Glukoseisomerase, Invertase, Glukoseoxidase-Katalase,
Ladase. D-Aminosäureoxidase, a-Galaklosidiäse.
Aminoacrylase, Aspartase und Penizilliinamidase.
Mikrobielle Zellen:
Zellen von Lactobacillus bulgaricus, Aerobacler
aerogenes. Bacillus subtilis, Azotobacter vinelandii und Proteus vulgaris.
Um die Fotopolymerisation bei erfindungsgemäßen Verfahren zu beschleunigen, können bekannte Fotosensibilisatoren
der Enzymharzzusammensetzung zugesetzt werden.
Beispiele derartiger Fotosensibilisatoren sind α-Karbonylalkohole.
wie Benzoin und Acetoin; Acyloinäther wie Benzoinrnethyläther, Benzoinäther, Benzoinisopropyläther,
Anisoinäthyläther und Pivaloinäthyläther; α-substituierte Acryloine, wie «-Methylbenzoin und
a-Methaoxybenzoin; Polycyclische aromatische Verbindungen,
wie Naphthol und Hydroxyanthracen; Azoamide wie beispielsweise 2-Cyano-2-Butylazoformamid;
und Metallsalze, wie Uranylnitrat und Eisenchlorid. Weiterhin können auch Merkaptane, Disuflide, Halogenide
und Farbstoffe verwendet werden.
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 aul'treffen. kann die Zusammensetzung in jedwede
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 auflamiriiert werden, auch in einen transparenten
Behälter eingebracht werden. Schließlich ist ein Einimprägnieren in ein poröses Material möglich.
Fernerhin kann die Zusammensetzung auch unter Bestrahlung frei strömen. Die Artikel, die mit der
Zusammensetzung versehen werden wollen, können beliebiger natürlicher und synthetischer Art sein,
einschließlich gestrickter oder gewebter Bekleidungsstücke oder Textilien, Metallerzeugnissen oder dergleichen.
Als IJchtquelle für die aktinische Strahlung ist
jedwedes Gerät geeignet, welches Lichtstrahlen im Bereich von 2500 bis 6000 Ä Wellenlänge abgibt Als
Beispiele für derartige Lichtquellen sind Hochdruckquecksillberlarnpen,
Niederdruckquecksilberlampen, Fiuorescenziarnpen, Xenor.lampen, Kohielichtbögen
sowie Sonnebestrahlung zu nennen. Die Bestrahlungszeit liegt allgemein zwischen 1 Minute und zehn
Minuten. Es ist vorteilhaft Lichtstrahlen in einer Atmosphäre aus einem Inertgas einwirken zu Iassen( um
die Bestrahlungszeit herabzusetzen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert. In den Ausfüh-
r> rungsbeispielen, wenn nicht anders angegeben, Teile
und Prozente immer bezogen auf das Gewicht angegeben.
in Zwei Mole von Epikole-lOÖl-Harze (Warenzeichen,
hergestellt durch die Firma Shell Chemical Co.) ließ man mit einem Mol Adipinsäure reagieren. Das Reaktionsprodukt wurde mit 4,5 Molen Sukzinsäureanhydrid
umgesetzt. Dann wurde das Reaktionsprodukt mit 2,75 Molen Glycidylmethacrylat umgesetzt, woraus sich ein
folohärtbares Harz mit einer Säurezahl von 75 und einem mittleren zahlenmäßigen Molekulargewicht vi»
A.XnO prernh Finp pinhpitlirhp Μι«Ήιιησ wiirrip alle RS
« « - - — - ο—— · —···— - ......... σ - - .
Teilen des beschriebenen fotohärtbaren Harzes, 5 Teilen O,2°/oiger NaOH-Lösung, 1 Teil Benzoinäthyläther
und 10 Teile von 0,5%iger Glukoseoxidase (mit Katalasegehalt) hergestellt. Die Glukoseoxidase wird
dabei in Form einer wäßrigen Lösung verwendet, die du'di Auflösen in einer 0,1 molaren Phosphatpufferlösung
mit einem pH-Wert von 5,6 hergestellt wurde. Diese Mischung wurde auf eine Platinelektrode
aufgebracht, indem die Elektrode in die Mischung eingetaucht wurde. Die mit der Mischung beschichtete
Plattenelektrode wurde dann bestrahlt, indem eine
:io Niederdruckquecksilberlampe bei piner Temperatur
von unterhalb 25°C für fünf Minuten einwirkte. Hierdurch ergab sich eine Elektrode, die mit immobilisiertem
Enzym beschichtet war. Die auf diese Weise erhaltene Enzym-Elektrode und eine andere Bleielektrode
als Gegenelektrode wurden in eine 0,l%ige Glukoselösung eingetaucht. Es wurden elektrische
Messungen ausgeführt, als deren Resultat die Ansprache der Elektroden auf die Glukose beobachtet wurden.
Ein fotohärtbares Harz mit einem zahlenmäßigen
■40 Molekulargewicht von etwa 20 000 wurde aus 300
Teilen Äthylacrylat, 100 Teilen Methacrylsäure, 80 Teilen Styrol, 20 Teilen Phosmer M (Warenzeichen für
Phosphormonoester von Methacrylat, hergestellt durch Yushi Seihin Co, Ltd.) und 50 Teilen Glacidylmethacrylat
hergestellt. Dann wurden 90 Teile dieses fotohärtbaren Harzes, 5 Teile einer 0,2%igen wäßrigen
Lösung von Ätznatron, 10 Teile einer O,l°/oigen Urease-Pufferlösung und 1 Teil Benzoinäthyläther
gleichmäßig vermischt Eine Glasplatte von 3 mm Dicke
so wurde horizontal angeordnet und dann wurde ζ .f der
Glasplatte ein quadratischer Rahmen (5 crr. χ 5 cm als Innenabmessung) mittels Abstandshaltern von 1 mm
Dicke gebildet Die Mischung wurde in den Innenrahmen der Glasplatte eingegossen. Ein Polyesterfilm von
03 mm wurde dicht über der Mischung angeordnet. Dann erfolgte die Bestrahlung bei einer Temperatur von
weniger als 35° C für zwei Minuten unter Verwendung einer 2-kW-Hochdruckquecksilberlampe, die 5 cm oberhalb
angebracht war. Auf diese Weise wurde ein transparenter, verfestigter Film erhalten. Dieser Film
wurde mit 200 ml destillierten Wasser abgespült und in eine 0,01 molare Harnstofflösung von 100 ml eingetaucht
die dadurch hergestellt worden war, daß Harnstoff in 0,01-M-PhosphatpufferIösung aufgelöst
DD WUiUC. Lmilll IICU liltlll UlC t\l.anuuiiopiu m\*r ^v »lmuivii
lang bei 30° C umsetzen. Nach der Reaktion wurden 5 ml der Reaktionslösung herausgenommen. Nach dem
Zusatz von 5 ml 0,1-N-HCl-Lösung erfolgte eine
Rücktitrierung mit 0,05-N-NaOH-Lösung. Als Ergebnis
ergab sich( daß das Verhältnis der Aktivität zu demjenigen von nativer Urease 75% betrug.
Ein fotohärtbares Harz wurde hergestellt, indem man 100 Teile Polyäthylenimin (Molekulargewicht 1000) mit
15 i'e'Jen Glycidylmelhacrylat in 100 Teilen Dimethylformamid
umsetzte. 85 Teile dieses fotohärtbaren Harzes, 5 Teile 0,2%iger NaOH-LösunE, 10 Teile der
durch Auflösen von 0,1% Invertase und 0,5% Glukoseöxidase
in Phosphatpufferlösung bei einem pH-Wert von ii,0 erhaltenen zusammengesetzten Enzymlösung
Und drei Teile Benzophenon wurden innig miteinander vermischt. Faserförmige Diäthylaminoäthylcellulose
wurde lfach hingelegt und mit der oben angegebenen Mischung imprägniert, wodurch sie eine I mm dicke
Schicht der Mischung ergab. Eine Polyesterfolie mit einer Dicke von 0,3 mm wurde hier übergelegt. Die
Bestrahlung erfolgte bei einer Temperatur von weniger als 35°C drei Minuten lang unter Verwendung einer
Niederdruckquecksilberlampe aus der Richtung oberhalb des Polyesterfüms, wodurch sich ein immobilisierter
Enzymiilm, welcher das Trägermaterial enthielt, ergab. Dieser wurde in quadratische Stücke mit einer
Kantenlänge von I cm zerschnitten. Dann erfolgte ein sechsmaliges Waschen mit zwei Litern destillierten
Wassers. Die quadratischen Stücke des Enzymfilmes wurden in 100 ml einer 2%igen Sukroselösung eines
Substrates eingebaut und so bei 4O0C 60 Minuten lang
gehalten. Als Resultat ergab sich, daß der pH-Wert der Lösung um 1,2 erniedrigt wurde.
Zwei Mole von Epikote-1001 (Warenzeichen, Shell
Chemical Co.,) ließ man mit 1 MoI Adipinsäure reagieren. Das Reaktionsprodukt wurde dann mit 4,5
ίο Molen Sukzinsäureanhydrid verestert. Weiterhin ließ
man das Produkt mit 2,75 Molen Glycidylmethacrylat reagieren, wodurch man ein fotohärtbares Harz erhielt,
welches eine Säurezahl von 75 und ein zahlenmäßiges mittleres Molekulargewicht von 4100 hat. Weiterhin
is wurden 85 Teile des vorstehend definierten fotohärtbaren Harzes 5 Teile 0,2%iger NaOH-Lösung, 10 Teile
proteus vulgaris (mikrobielle Zellen), suspendiert in 0,1-M-PhosphatpufferlösUng mit einem pH-Wert von
7,0, und 1 Teil Benzoinmethyläther einheitlich miteinander Vermischt. Die so erhaltenen Mischung wurde in den
innenrahmen, der auch in Beispiel 2 verwendet wurde, eingegossen. Dann wurde eine 0,2 mm dicke Polyester'
folie dicht über der Mischung angeordnet. Die Mischung wurde durch Bestrahlung mit Lichtstrahlen bei einer
Temperatur unterhalb 350C für eine Minute gehärtet, indem eine Niederdruckquecksilberlampe von oberhalb
des Filmes eingesetzt wurde. Hierdurch ergab sich ein Film aus immobilisierten mikrowellen Zellen.
Claims (5)
1. Verfahren zum biologischen Festlegen von Enzymen oder mikrobiellen Zellen, bei dem eine
Aväßrige 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 von 300 bis 30 000) verwendet wird, welches zwei oder mehr fotopolymerisierbare,
äthylenisch ungesättigte Gruppen pro Molekül sowie 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 aktimschen
Strahlung im Bereich von 2500 bis 6000 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 |
---|---|---|---|
JP50140840A JPS5266682A (en) | 1975-11-26 | 1975-11-26 | Immobilization of enzyme or microbial fungus |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2629693A1 DE2629693A1 (de) | 1977-06-08 |
DE2629693B2 DE2629693B2 (de) | 1978-11-02 |
DE2629693C3 true DE2629693C3 (de) | 1979-06-28 |
Family
ID=15277927
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19762629693 Expired DE2629693C3 (de) | 1975-11-26 | 1976-06-29 | Verfahren zum biologischen Festlegen von Enzymen oder mikrobiellen Zellen mittels durch Bestrahlung und härtbarer Polymerer sowie danach hergestellte Erzeugnisse |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5266682A (de) |
DE (1) | DE2629693C3 (de) |
GB (1) | GB1550151A (de) |
Families Citing this family (10)
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 |
US4210722A (en) * | 1977-11-14 | 1980-07-01 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Protein immobilizer |
JPS55111800A (en) * | 1979-02-20 | 1980-08-28 | Toyo Jozo Co Ltd | Kit for analysis of lipid component |
JPS593196B2 (ja) * | 1980-03-17 | 1984-01-23 | 日揮株式会社 | アルコ−ル製造方法 |
JPS6015127B2 (ja) * | 1980-04-07 | 1985-04-17 | 株式会社日立製作所 | 電圧非直線抵抗体およびその製法 |
JPS5769667A (en) * | 1980-10-16 | 1982-04-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Electrode |
JPS58116625U (ja) * | 1982-02-03 | 1983-08-09 | 株式会社山武 | 差圧発信器 |
GB8314523D0 (en) * | 1983-05-25 | 1983-06-29 | Lowe C R | Diagnostic device |
JPS61264249A (ja) * | 1985-05-17 | 1986-11-22 | Fujitsu Ltd | 生体物質固定膜の製法 |
AT401653B (de) * | 1994-10-05 | 1996-11-25 | Avl Verbrennungskraft Messtech | Verfahren zur immobilisierung biologischer komponenten in einer polymermatrix sowie biosensoren unter verwendung derartiger immobilisate |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5243779A (en) * | 1975-10-03 | 1977-04-06 | Hideki Ishii | Method of producing minute particles coated with resin |
-
1975
- 1975-11-26 JP JP50140840A patent/JPS5266682A/ja active Granted
-
1976
- 1976-06-29 DE DE19762629693 patent/DE2629693C3/de not_active Expired
- 1976-06-30 GB GB2733376A patent/GB1550151A/en not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5266682A (en) | 1977-06-02 |
DE2629693B2 (de) | 1978-11-02 |
DE2629693A1 (de) | 1977-06-08 |
GB1550151A (en) | 1979-08-08 |
JPS5540B2 (de) | 1980-01-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69013764T2 (de) | Kontrolle der Zellanordnung. | |
EP1165638B1 (de) | Vernetzte, hydrophile, hochquellfähige hydrogele, verfahren zu ihrer herstellung und ihre verwendung | |
DE2629693C3 (de) | Verfahren zum biologischen Festlegen von Enzymen oder mikrobiellen Zellen mittels durch Bestrahlung und härtbarer Polymerer sowie danach hergestellte Erzeugnisse | |
DE2629692C3 (de) | Verfahren zum biologischen Festlegen von Enzymen oder mikrobiellen Zellen mittels durch Bestrahlung härtbarer Polymerer sowie danach hergestellte Erzeugnisse | |
DE102005025219A1 (de) | Verfahren zur Emulsionspfropfpolymerisation und dessen Produkte | |
DE102020123424A1 (de) | Herstellungsverfahren für ein wärmeempfindliches 4D-Hydrogel auf Chitosan-Basis | |
DE1292387B (de) | Verfahren zur Herstellung von Pfropfmischpolymerisaten | |
DE1070825B (de) | Verfahren zur Herstellung von gepfropften Polymeren | |
DE1544676B2 (de) | Verfahren zur Herstellung semipermeabler Membranen | |
DE2725477C3 (de) | Verfahren zur Hydrophylierung der Oberfläche eines hydrohoben Polymeren | |
DE3917262C2 (de) | Kontaktlinse und Verfahren zur Herstellung der Kontaktlinse | |
DE2504031C2 (de) | ||
DE2703834A1 (de) | Verfahren zur herstellung einer unloeslich gemachte enzyme und/oder unloeslich gemachte bakterienzellen enthaltenden zusammensetzung | |
DE69120290T2 (de) | Pfropfpolymerisieren von polyvinylpyrrolidon auf vorgebildeten polymeren | |
DE2323189C2 (de) | Verfahren zum Herstellen von löslichen Polyionkomplexen | |
DE69122636T2 (de) | Wasserlösliche Harzemulsion und Verfahren zu deren Herstellung | |
Len’shina et al. | Photoreduction Reaction of Carbonyl-Containing Compounds in the Synthesis and Modification of Polymers | |
DE2501840A1 (de) | Verfahren zur unloeslichmachung eines enzyms | |
DE1967179C3 (de) | Verfahren zur Herstellung eines wäßrigen Gels eines wasserlöslichen Polymerisates und seine Verwendung | |
DE1812694B2 (de) | Verfahren zur Herstellung färbbarer Polyolefine | |
DE2255622A1 (de) | Verfahren zur modifikation der oberflaechen von polymerfilmen, -formstuecken, -fasern, -granulaten oder -gelteilchen durch bildung von polycatenanen und polyrotaxanen | |
DE3416141A1 (de) | Verfahren zur immobilisierung von biologischem material | |
DD203725A1 (de) | Verfahren zur herstellung resistenter cellulose | |
JPS6149957B2 (de) | ||
EP0659286B1 (de) | Verwendung eines giessharzes und verfahren zu dessen herstellung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |