HU202415B - Method for producing membrane structures having through pores and changing the effective pore size - Google Patents
Method for producing membrane structures having through pores and changing the effective pore size Download PDFInfo
- Publication number
- HU202415B HU202415B HU86775A HU77585A HU202415B HU 202415 B HU202415 B HU 202415B HU 86775 A HU86775 A HU 86775A HU 77585 A HU77585 A HU 77585A HU 202415 B HU202415 B HU 202415B
- Authority
- HU
- Hungary
- Prior art keywords
- membrane
- membranes
- molecules
- pores
- fragments
- Prior art date
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 110
- 239000011148 porous material Substances 0.000 title claims abstract description 53
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 4
- 239000012634 fragment Substances 0.000 claims abstract description 59
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 claims abstract description 26
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 claims abstract description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 22
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 claims description 51
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 claims description 37
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 claims description 29
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 claims description 16
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 12
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 claims description 11
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 claims description 10
- 239000002609 medium Substances 0.000 claims description 10
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 claims description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 7
- 241000193830 Bacillus <bacterium> Species 0.000 claims description 6
- 239000003599 detergent Substances 0.000 claims description 6
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 6
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 6
- 241000193403 Clostridium Species 0.000 claims description 5
- 239000013543 active substance Substances 0.000 claims description 4
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 claims description 3
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 claims description 3
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 claims description 3
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims description 3
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 claims description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 claims description 2
- 229940079593 drug Drugs 0.000 claims description 2
- 230000003204 osmotic effect Effects 0.000 claims 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 8
- 244000005700 microbiome Species 0.000 abstract description 7
- 239000013078 crystal Substances 0.000 abstract 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 abstract 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 22
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 20
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 15
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 12
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 11
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 108090000288 Glycoproteins Proteins 0.000 description 9
- 102000003886 Glycoproteins Human genes 0.000 description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 9
- 239000004971 Cross linker Substances 0.000 description 8
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 8
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 108010058846 Ovalbumin Proteins 0.000 description 6
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 6
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 6
- 229940092253 ovalbumin Drugs 0.000 description 6
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 5
- LOKCTEFSRHRXRJ-UHFFFAOYSA-I dipotassium trisodium dihydrogen phosphate hydrogen phosphate dichloride Chemical compound P(=O)(O)(O)[O-].[K+].P(=O)(O)([O-])[O-].[Na+].[Na+].[Cl-].[K+].[Cl-].[Na+] LOKCTEFSRHRXRJ-UHFFFAOYSA-I 0.000 description 5
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 5
- 239000002953 phosphate buffered saline Substances 0.000 description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 5
- GPRLSGONYQIRFK-MNYXATJNSA-N triton Chemical compound [3H+] GPRLSGONYQIRFK-MNYXATJNSA-N 0.000 description 5
- LMDZBCPBFSXMTL-UHFFFAOYSA-N 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide Chemical compound CCN=C=NCCCN(C)C LMDZBCPBFSXMTL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 241000193385 Geobacillus stearothermophilus Species 0.000 description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 4
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 4
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000001471 micro-filtration Methods 0.000 description 4
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 4
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 description 4
- 239000012465 retentate Substances 0.000 description 4
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 4
- QKNYBSVHEMOAJP-UHFFFAOYSA-N 2-amino-2-(hydroxymethyl)propane-1,3-diol;hydron;chloride Chemical compound Cl.OCC(N)(CO)CO QKNYBSVHEMOAJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N Glutaraldehyde Chemical compound O=CCCCC=O SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 3
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- FRTGEIHSCHXMTI-UHFFFAOYSA-N dimethyl octanediimidate Chemical compound COC(=N)CCCCCCC(=N)OC FRTGEIHSCHXMTI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 229960000587 glutaral Drugs 0.000 description 3
- NAQMVNRVTILPCV-UHFFFAOYSA-N hexane-1,6-diamine Chemical compound NCCCCCCN NAQMVNRVTILPCV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 3
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 3
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 3
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 101710168515 Cell surface glycoprotein Proteins 0.000 description 2
- 101710088194 Dehydrogenase Proteins 0.000 description 2
- MSFSPUZXLOGKHJ-UHFFFAOYSA-N Muraminsaeure Natural products OC(=O)C(C)OC1C(N)C(O)OC(CO)C1O MSFSPUZXLOGKHJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 108010013639 Peptidoglycan Proteins 0.000 description 2
- 241000193447 Thermoanaerobacter thermohydrosulfuricus Species 0.000 description 2
- GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N Triethanolamine Chemical compound OCCN(CCO)CCO GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007983 Tris buffer Substances 0.000 description 2
- 239000008272 agar Substances 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 229960000789 guanidine hydrochloride Drugs 0.000 description 2
- PJJJBBJSCAKJQF-UHFFFAOYSA-N guanidinium chloride Chemical compound [Cl-].NC(N)=[NH2+] PJJJBBJSCAKJQF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N methanone Chemical compound O=[14CH2] WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000008363 phosphate buffer Substances 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- LENZDBCJOHFCAS-UHFFFAOYSA-N tris Chemical compound OCC(N)(CO)CO LENZDBCJOHFCAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N Acrylamide Chemical compound NC(=O)C=C HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N Borate Chemical compound [O-]B([O-])[O-] BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108091003079 Bovine Serum Albumin Proteins 0.000 description 1
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 102000003846 Carbonic anhydrases Human genes 0.000 description 1
- 108090000209 Carbonic anhydrases Proteins 0.000 description 1
- 102000016911 Deoxyribonucleases Human genes 0.000 description 1
- 108010053770 Deoxyribonucleases Proteins 0.000 description 1
- 108010020056 Hydrogenase Proteins 0.000 description 1
- 239000000232 Lipid Bilayer Substances 0.000 description 1
- 108010052285 Membrane Proteins Proteins 0.000 description 1
- 102000018697 Membrane Proteins Human genes 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- 102000006382 Ribonucleases Human genes 0.000 description 1
- 108010083644 Ribonucleases Proteins 0.000 description 1
- 101710099182 S-layer protein Proteins 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008351 acetate buffer Substances 0.000 description 1
- -1 alkyl acrylamide Chemical compound 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 230000002358 autolytic effect Effects 0.000 description 1
- IVBOFTGCTWVBLF-GOSISDBHSA-N benzyl 2-[[(2s)-2-(acetylsulfanylmethyl)-3-(1,3-benzodioxol-5-yl)propanoyl]amino]acetate Chemical compound O=C([C@H](CC=1C=C2OCOC2=CC=1)CSC(=O)C)NCC(=O)OCC1=CC=CC=C1 IVBOFTGCTWVBLF-GOSISDBHSA-N 0.000 description 1
- 230000001588 bifunctional effect Effects 0.000 description 1
- 229940098773 bovine serum albumin Drugs 0.000 description 1
- 239000008366 buffered solution Substances 0.000 description 1
- 239000007978 cacodylate buffer Substances 0.000 description 1
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 1
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000006285 cell suspension Substances 0.000 description 1
- 238000010382 chemical cross-linking Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 210000000805 cytoplasm Anatomy 0.000 description 1
- 230000001086 cytosolic effect Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000011026 diafiltration Methods 0.000 description 1
- MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol Chemical compound OCCOCCO MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 1
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 1
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 1
- 230000003834 intracellular effect Effects 0.000 description 1
- 230000001057 ionotropic effect Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 102000039446 nucleic acids Human genes 0.000 description 1
- 108020004707 nucleic acids Proteins 0.000 description 1
- 150000007523 nucleic acids Chemical class 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 238000005373 pervaporation Methods 0.000 description 1
- 230000000361 pesticidal effect Effects 0.000 description 1
- 239000008177 pharmaceutical agent Substances 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000011045 prefiltration Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 1
- 210000003705 ribosome Anatomy 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- IHQKEDIOMGYHEB-UHFFFAOYSA-M sodium dimethylarsinate Chemical compound [Na+].C[As](C)([O-])=O IHQKEDIOMGYHEB-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 125000003396 thiol group Chemical group [H]S* 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
- B01D67/0081—After-treatment of organic or inorganic membranes
- B01D67/0088—Physical treatment with compounds, e.g. swelling, coating or impregnation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/02—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor characterised by their properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/14—Dynamic membranes
- B01D69/141—Heterogeneous membranes, e.g. containing dispersed material; Mixed matrix membranes
- B01D69/1411—Heterogeneous membranes, e.g. containing dispersed material; Mixed matrix membranes containing dispersed material in a continuous matrix
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/06—Organic material
- B01D71/74—Natural macromolecular material or derivatives thereof
-
- 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
- C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
- C12N1/06—Lysis of microorganisms
-
- 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)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Zoology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mycology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
- Virology (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Peptides Or Proteins (AREA)
- Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
- Diaphragms For Electromechanical Transducers (AREA)
- Prostheses (AREA)
- Paper (AREA)
- Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
A találmány tárgya eljárás különösen ultraszűrő membránként vagy vezikulumként alkalmazható membránszerkezetek előállítására, valamint hatékony pórusméretük változtatására. A szerkezet legalább egy átmenő pórusú membránt foglal magába vagy legalább egy ilyen membránból áll, és a sík, hajlott, henger alakú vagy vezikuláris felületek mentén elhelyezkedő merobrán(ok) egymás mellett lévő, egymáshoz kapcsolódó, kristályrács mentén elhelyezkedő molekulákból, mégpedig proteinmolekulákból vagy proteintartalmú molekulákból felépülő rétegből vagy rétegekből álltnak), mimellett ezekben a rétegekben rácsmintának megfelelő módon elhelyezkedő átmenő pórusok maradnak szabadon, és adott esetben a membránok szintén porózus hordozón vagy hordozóban kötődnek, vagy adott esetben önhordozó fóliát alkotnak, és a membránok proteinmolekulái vagy proteintartalmú molekulái - adott esetben más molekulák révén - intra- és/vagy intermolekulárisan és/vagy a hordozóval vannak térhálósitva.
A fent leírtaknak megfelelő szerkezet a 0 154 620 sz. európai szabadalmi bejelentésből (200 704 sz. magyar szabadalmi leírás) ismert. A szerkezet felépítéséhez használt membránok Bacillus vagy Clostridium sejtmembránjaiból nyert proteinmolekulákból vagy proteintartalmú molekulákból készülnek önszervezésnek nevezett rekristályosodási folyamat során. A membránokat utána porózus hordozóra vagy hordozóba juttatják, majd kémiai térhálósításnak vetik alá. Az ilyen szerkezetű membránok hatékony pórusmérete főleg 1-200 nm átmérőnek, előnyösen 1-8 nm átmérőnek felel meg.
Az ismertetett szerkezet ultraszűrő membránkénti alkalmazása molekulatömegben csak kis mértékben különböző molekulák élesebb szétválasztását, valamint nagyobb áramlási sebességet tesz lehetővé, mint az eddig ismert ultraszűrő membránok. A pórusok kívánt méretét lényegében a membrán előállításához használt mikroorganizmus kiválasztásával biztosítják; olyan mikroorganizmust választanak, amely mikroorganizmus sejtmembránjának külső rétegei, úgynevezett S-rétegei (S-layers = Surface layers) a kívánt pórusátmérőt közelítő pórusokkal rendelkeznek. A pórusokba belenyúló proteinmolekulákhoz vagy proteintartalmú molekulákhoz más (idegen) molekulákat kapcsolva a pórusátmérő még variálható.
Az eljárás hátránya, hogy az őnszervezéshez használt membrán szubfragmenseket gondosan meg kell tisztítani az alatta lévő sejtrétegektől - számos alkalmazási terület esetén azonban ilyen tiszta membránra nincs szükség, megfelel az in vivő membrán szérkezet is.
A találmány tehát elsősorban a sejtfal jellegű membrán szerkezetek egyszerűbb előállítására irányul.
A találmány további célja a membrán pórusméretének megváltoztatása egyszerű módon.
A találmány tárgya tehát eljárás átmenő pórusokkal rendelkező membránokat tartalmazó szerkezet előállítására Bacillus vagy Clostridium nemzetségbe tartozó sejtekből, a sejtek kinyitása, a sejttartalom és a eejtfal elválasztása, valamint a membrán-lipid réteg eltávolítása útján. Az eljárásra jellemző, hogy a sejteket ozmózissal vagy egyéb fizikai módon, előnyösen ultrahanggal kinyitjuk, a sejtfalakat és sejtfalfragmenseket elválasztjuk, vizes közegben kímélő detergenssel a citoplazma membránt lehasítjuk, az így tisztított sejtfalfragmenseket (amelyek a proteinmolekulákból felépülő réteg(ek)böl és környező sejtfalrétegekból állnak) elkülönítjük, majd adott esetben mono- és/vagy bifunkcionális egyéb molekulákkal végzett kezelés útján - a sejtmembránok vagy fragmenseiknek molekuláit -COOH, -NHz, -SH, -OH csoportokhoz kapcsoljuk és e reaktiv csoportokon keresztül intramolekulárisan és/vagy intermolekulárisan ée/vagy hordozóval kovalens kötéseken keresztül térhálósitjuk.
A találmány további tárgya eljárás a membránszerkezetek hatékony pórusméretének megváltoztatására a membránt körülvevő közeg tulajdonságainak megváltoztatásával, amelynek során a membránszerkezetet körülvevő közeg pH-értékét vagy ionerősségét és/vagy ionos összetételét változtatjuk meg.
A találmány továbbá a találmány szerinti eljárás egy előnyös alkalmazására is kiterjed, amely szerint az eljárást arra alkalmazzuk, hogy értékes anyagokat, így enzimeket, gyógyászati hatóanyagokat, peszticid hatású anyagokat stb. (az alábbiakban: hatóanyagokat) a szerkezetbe bezárunk vagy a szerkezetből kijuttatunk.
Az említett alkalmazás egy előnyös kiviteli módja szerint olyan szerkezetet használunk, amely a hatóanyagokat bezáró burát képez, és a bura felületének egy részét a szerkezet membránjai borítják, másik részét áthatolhatatlan réteg fedi.
A találmány szerinti alkalmazás egy másik előnyös kiviteli módja szerint olyan szerkezetet- használunk, amelynek membránjai vezikuium alakúak.
A találmány szerinti alkalmazás egy harmadik előnyös kiviteli módjára jellemző, hogy a hatóanyagoknak a szerkezetbe való bejuttatása céljából a vezikuláris membránok pórusait a közeg megválasztásával kitágítjuk, a hatóanyagokat a kitágított pórusokon keresztül a vezikulumok belsejébe juttatjuk, majd a pórusokat a közeg újbóli megváltoztatásával zsugorítjuk.
A membránok találmány szerinti előállítása során a Bacillus vagy Clostridium sejteket ozmózissal és/vagy mechanikai módon, adott esetben sejtórló malom segítségével vagy ultrahanggal ée/vagy nyomás expandá3
-2HU 202415 B lásával és/vagy kémiailag, adott esetben french-sajtolóval, illetve enzimesen tárjuk fel.
A találmány szerinti eljárás további előnyös kiviteli módjai szerint hordozóként az alábbiakat alkalmazzuk:
- porózus réteg, adott esetben raikroszűrő és/vagy
- segédréteg, amely adott esetben a membrán alkalmazása előtt eltávolít- 10 ható, vagy
- ionotróp gélekből álló testek, amelyeket a felvitt sejtfalfragmensek teljesen körülvesznek.
A találmány szerinti eljárás további elő- 15 nyös kiviteli módjai szerint a sejtfalfragmenseket
- permetezéssel és/vagy ráóblitéssel visszük fel a hordozóra, és/vagy
- nyomás vagy szívás hatásával juttat- 20 juk a hordozóra, vagy
- mechanikus erővel sajtoljuk a hordozóra.
A találmány egy további kiviteli módja szerint polimerekből álló hordozó alkalmazása 25 esetén a hordozó polimerizálódása vagy megdermedése közben ágyazzuk be a sejtfalfragmenseket a kialakuló porózus hordozóanyagba.
A találmány szerinti eljárás egy további 30 előnyös kiviteli módja szerint a sejtfalfragmensek és a hordozó közötti kötést hőkezeléssel (adott esetben felületi hőkezeléssel) erősítjük.
Előnyös az is, ha a mono- és/vagy bi- 35 funkcionális molekulákkal végzett kezelés gyanánt gáznemű és/vagy folyékony halmazállapotú térhálösitót juttatunk a sejtmembránokra vagy fragmenseire, amikor is a gáznemű vagy folyékony halmazállapotú térháló- 40 sitóval végzett kezelések előnyösen időben egymást követik.
Előnyös az is, ha a hordozót és/vagy a sejtfalfragmenseket - mielőtt a hordozóra felvinnénk - a térhálósitóval kezeljük, majd 45 miután felvittük a fragmenseket a hordozóra, a térhálósítót aktiváljuk.
Előnyös az is, ha - mielőtt a sejtfalfragmenseket a hordozóra felvinnénk - a hordozón és/vagy a sejtfalfragmensek mole- 50 kuláin a kovalens térhálósodást és/vagy másodlagos kötést szolgáló reaktív csoportokat alakítunk ki és/vagy vezetünk be.
A találmány szerinti eljárás egy további előnyös kiviteli módja szerint a sejtfalfrag- 55 mensek kovalens térhálósítását egyidejűleg végezzük a fehérjemolekulák vagy fehérjetartalmú molekulák térhálósitásával.
Egy másik előnyös kiviteli mód szerint a hordozóra felvitt sejtfalfragmenseket a tér- θθ hálósító(k) felvitele előtt porózus védőréteggel lefedjük, amelyet a térhálósítás után kívánt esetben eltávolítunk.
Egy utolsó előnyös kiviteli mód ezerint a sejtburát nem törjük fel, hanem a szerke4 zet kiépítéséhez nem szükséges sejtrészeket, így citoplazma-membrán, citoplazma stb. a sejtbura pórusain keresztül kioldjuk.
A találmány szerint előállított szerkeze5 tek az alábbiak szerint alkalmazhatók.:
- ultraszűrőként, gáz szeparálásához vagy ioncserélő eljáráshoz elválasztó szervként,
- egyéb szemipermeábilis membránok hordozójaként, ahol az egyéb szemipermeábilis membrán a szerkezet membránjainak pórusaira feszül, és adott esetben az egyéb szemipermeábilis membrán a szerkezet membránjainak fehérje- vagy fehérjetartalmú molekuláival karboxilcsoportokkal és/vagy aminocsoportokkal és/vagy szulfhidrilcsoportokkal és/vagy hidroxilcsoportokkal közvetlenül vagy bifunkcionális idegen molekulákon keresztül térhálósitva van. Az egyéb szemipermeábilis membránok előnyösen az alábbiak lehetnek: hiperszűrőmembránok, adott esetben tenzidvagy tenzidszerű lipoid-hiperszúrőmembránok, elválasztó szerv gáz-szeparáláshoz, ioncserélő eljáráshoz vagy pervaporáló eljáráshoz, vagy oldatdiffúziós membrán,
- az áthatolási kromatográfia területén elválasztó anyagként; ez esetben a szerkezet fel nem tárt sejtekből áll, amelyekből a felesleges komponenseket kioldottuk, majd a megmaradt sejtburkokat térhálósitottuk.
A találmány kivitelezésének néhány előnyös útja
Az alábbiakban először bemutatjuk, miképpen lehet a közeg tulajdonságainak megválasztásával a hatékony pórusméretet megváltoztatni a 0 154 620 sz. európai szabadalmi leírás 2. példájában leirt, ultraszűrőként alkalmazható szerkezet esetén.
Ez az ultraszürőmembrán egymás mellett elhelyezkedő glikoproteinmolekulákból felépülő membránokat tartalmaz, és minden membránpórust 6 határoló glikoproteinmolekula vesz körül. Feltételezhető, hogy a közeg tulajdonságainak változása révén a pórusok szabad méretében beálló változás hasonló mechanizmuson alapul, mint az oldott állapotban lévő proteinmolekulák esetében, amelyek csak két állapotban vannak jelen: teljesen kisimult vagy teljesen ósszetekeredett, és környezetváltozásra csak az egyik, illetve a másik állapotban lévő molekulák száma változik meg. A pórus közelében lévő glikoproteinmolekulák konformációja számára és/vagy az ott kötött töltések számára viszonylag kis 6zámú diszkrét állapot létezik, és ezen állapotok előfordulási gyakorisága a környező feltételektől, Így például a pH-értéktől, az inoerősségtől stb. függ. Ennek olyan hatása lehet, hogy a környezet bizonyos milyensége mellett a pórusok legnagyobb része a lehető legkisebb méretet veszi fel, mig a környezet másmilyensége mellett a pórusok legnagyobb része a lehető legnagyobb méretet mutatja. Ez azt jelentené, hogy a lehető legnagyobb pórusméretet igénylő szűrési feladat esetén ezeknek a legnagyobb pórusoknak hatékony mennyisége a környezeti feltétel megváltoztatásával folyamatosan nőne.
Az alábbiakban leirt szűrési kísérletek a fenti feltételezéseket igazolták. A kísérletekhez desztillált vizet, valamint különböző pufferoldatokat, igy PBS-t (foszfáttal pufferolt fiziológiás konyhasó-oldat), Sőrensen-puffert (pontosan beállított foszfátpuffer), 0,9%-os nátrium-klorid-oldatot és 0,1 mólos kalcium-klorid-oldatot alkalmazunk.
Az adott pufferoldat és az ultraszűrömembrán közötti egyensúlyi állapot kialakítása érdekében a membránt két órán keresztül a pufferben áztatjuk. Az igy előkezelt ultraszűrömembránokat utána ultraszűrő-berendezésben, például a fent említett 0 154 620 sz. európai szabadalmi leírás 1. példájában leírt, 5. ábrájában ábrázolt berendezésben alkalmazzuk szűrési kísérletekhez, mégpedig - ugyanabban a pufferben, amelyet az áztatáshoz használtunk - mérjük a szűrő visszatartó képességét (XR) ovalbuminnal, illetve szarvasmarhaszérum-albuminnal (az alábbiakban: BSA) szemben, összehasonlító kísérletként desztillált vízzel is beállítottuk a kísérletet. A szűrömembrán túlnyomása minden esetben 2.105Pa, a protein-koncentráció 0,8 mg/ml volt, a retentátumot 80%-kal besűrítettük, a keverési feltételek azonosak voltak (fordulatszám: 300 perc*1). Az eredményeket az alábbi táblázatban közöljük.
Visszatartó képesség (X R) Közeg deszt. PBS Sörén- 0.9X 0.1M
| VÍZ | sen puffer | NaCl | CaCh | ||
| PH | 5.5 | 7.2 | 6.8 | 5.5 | 5.5 |
| ovalbumin | 83-87 | 25-30 | 27 | 27 | 27 |
| (43 kD) | |||||
| BSA (66 | |||||
| kD) | 95-97 | 52-56 | 57 | 53 | 57 |
Amint azt a táblázat mutatja, a desztillált vízben mért értékekhez viszonyítva a pufferoldatok esetén erősen csökkennek az értékek, mégpedig eléggé függetlenül a puffer fajtájától. Feltűnő, hogy az első oszlop és az utolsó két oszlop összehasonlítása alapján a pH-érték befolyása nyilvánvalóan az ionerősség befolyásánál sokkal kisebb.
Hasonló kísérleteket végeztünk a Bacillus stearothermophilus 3c/NRs 1536 bázisú ultraszürőmembránnal (előállítva a 0 154 620 sz. európai szabadalmi leírás 1. példája szerint) is; amikor a vizet pufferrel, így PBS-sel vagy Sörensen-pufferrel helyettesítettük, a visszatartó képesség változása lényegesen kisebb volt, úgy mintegy 7-10X-ot tett ki.
Azokat a mikroorganizmusokat, amelyeknek az S-rétegei, illetve az S-rétegek proteinmolekuláinak vagy proteintartalmú molekuláinak rekristályositása révén keletkezett membránok (az alábbiakban P-membránoknak nevezzük, a már többször említett európai szabadalmi leíráshoz hasonlóan) a mindenkori alkalmazási terület szempontjából optimálisan változtatják hatékony pórusméretüket a környezeti paraméterek változására, célszerűen nagyobb számú mikroorganizmus tulajdonságainak vizsgálata alapján választjuk ki.
Az alábbi 1. és 2. példában az elvileg ismertetett eljárás előnyös alkalmazásait szemléltetjük.
1. példa: Anyagok szétválasztása
A 0 154 620 sz. európai szabadalmi leírás 2. példája szerint előállított, Bacillus stearothermophilus PV 72 bázisú ultraszűrőmembránt alkalmazzuk. A feladat három protein, mégpedig a karboanhidratáz (30 kD), ovalbumin (43 kD) és glicerinaldehid-3-foszfát-dehidrogenáz (140 kD) szétválasztása szűrési folyamatok útján.
A proteinek vizes oldatából első szűrési lépésben, koncentráló üzemmódban elválasztjuk a karbohidratázt, mégpedig a permeátumba kerül, mig az ovalbumin majdnem teljes mennyisége és a glicerinaldehid-3-foszfát-dehidrogenáz teljesen retentátumban marad. A retentátumot átpufferoljuk desztillált vízről PBS-pufferra. Az igy átpufferolt oldatban az ultraszűrőmembrán ovalbuminnal szembeni visszatartó képessége 90X-ról mintegy 25X-ra csökkent, igy az ovalbumint egy további diaszürő lépéssel kimoshatjuk, és a retentátumban maradt glicerinaldehid-3-foszfát-hidrogenázt kinyerhetjük.
2. példa: Hatóanyag bezárása vezikulumba
E példában átmenő vezikuláris pórusokkal rendelkező membránok előállítását ismertetjük, valamint azt, hogy hogyan lehet hatóanyagokat bejuttatni ezekbe a vezikulumokba.
A Bacillus stearothermophilus PV 72. sz. törzséből vagy a Clostridium thermohydrosulfuricum Llll-69 sz. törzséből indulunk ki. A kiindulási törzs S-rétege glikoproteinekból áll és 14 nm-enként ismétlődő hexagonális rácsszerkezet (p6-szimmetriát) mutat; a pó5 rusméret desztillált vízben mintegy 4 nm. lg kipreparált sejtfalat 50 mM, 7,2 pH-jú TR1S-HCl-pufferral' készített 5 M guanidin-hidroklorid-oldat 5 ml-jével 25 °C-on 2 órán át keverjük [.TRIS' itt és a továbbiakban 5 trisz(hidroximetil)-aminometánt jelent]. A sejtfalak felületéről az úgynevezett S-rétegek glikoproteinmolekulái leválnak. Az extrahált sejtfalakat centrifugálással ülepítjük (20 000 g mellett 1 óra,, és a glikoproteinmo- 10 lekulák a felülúszó részben maradnak. A glikoproteinmolekulákat tartalmazó extraktumból a guanidin-hidrokloridot eltávolítjuk, desztillált víz (pH 5,5) vagy 50 mmólos TRIS-puffer (pH 7,2, ellen dializálva, amikor is a gliko- 15 prul<'iiii'k ónHzerveződÓHc következtében vezikuláris állapotban lévő niembránvezikuluniot 50 mmólos, 7,2 pH-jú foszfátpuffer bán 2%-os glutáraldehid-oldattal 20 °C-on 2 órán át kezelve térhálösitjuk, amikor is a glikoprotei- 20 nek között intra- és intermolekuláris kötések jönnek létre.
A térhálósitó szer kimosása után a membránvezikulumok hatóanyaggal tölthetők.
E célból a membránvezikulumokat a ható- 25 anyag, például 67-70 kD mólsúlyú protein 0,9%-os, 5,5 pH-jú nátrium-klorid-oldattal készített 10 mg/ml koncentrációjú oldatában szuszpendáljuk. Az oldatban uralkodó környezeti viszonyok mellett a pórusok kitágul- 30 nak, és a hatóanyag a pórusokon bejut a vezikulumba, míg a koncentráció ki nem egyenlítődik. A szuszpenziót 15 000 g mellett 1 órán át centrifugálva a vezikulumokat ülepítjük, majd desztillált vizen szuszpendáljuk 35 (pH 5,5). A közeg célirányos változtatása (nétrium-klorid-oldatról desztillált vízre) következtében a hatékony pórusméret oly mértékben csökken, hogy a bezárt hatóanyag nem tud kilépni a pórusokon, így benne ma- 40 rád a vezikulumban. A hatóanyag felszabadítása céljából a membránvezikulumokat újból olyan közegbe kell juttatni, amelynek ionerőssége mintegy megfelel a membránvezikulumok megtöltésekor használt közeg ionerős- 45 ségének.
Az alábbi 3. példában átmenő pórusokkal rendelkező membránokból felépülő szerkezetek előállítására olyan előnyös eljárást mutatunk be, amelyek a mér többszőr említett 50 európai szabadalmi leírásban ismertetett szerkezetek állíthatók elő, mégpedig oly módon, hogy a protein-, illetve proteintartalmú molekulák és az ezekből a molekulákból felépülő rétegfragmensek nagyobb membránokat 55 (a 0 154 620 sz. európai szabadalmi leírásban P-membránok) eredményező önszerveződése nem zajlik le.
3. példa: Membránszerkezet kialakítása
A Bacillus stearothermophilus PV 72 jelű törzsének ép sejtjeit (nedves súly: 10 g) ml TRIS-HCl-pufferban (50 mmólos, pH 7,2) 55 6 szuszpendáljuk, majd ultrahang behatásával feltárjuk. Autolitikus folyamatok gátlása céljából a szuszpenziót jeges fürdőben hütjük. A szuszpenzió sejtfalfragmenseit 20 000 g mellett centrifugálva pelletezzük, és a pelletek alsó végét (amely még ép sejtekből áll) újból szuszpendáljuk és ultrahanggal kezeljük. Utána a sejtfalfragmenseket 20 000 g mellett centrifugálva ülepítjük, újból szuszpendéljuk, majd 0,5%-os TRITON X-100 (50 mM TRIS-HCl-pufferban, pH 7,8) detergenssel 20 °C-on 20 percen keresztül dezintegráljuk a citoplazma-membránt (lipidből álló kettős réteget, róluk (.TRITON X-100' itt és a továbbiakban a kímélő detergens hatású oktilfenol-polietilén-glikolétert jelenti). Utána a sejtfalfrugmensckel többszörösen mossuk. Az így tisztított sejtfalfragmensek a glikoproteinmolekulákból felépülő S-rétegből és az alatta lévő, peptidoglikánból álló támasztórétegböl áll. A sejtfalfragmensek felületének méreteit elektromikroszkóppal ellenőrizzük, az átlagos méret 500 nm legyen.
A sejtfalfragmensek segítségével olyan ultraszűrómembránt készítünk, amelynek lényeges tulajdonságai a 0 154 620 sz. európai szabadalmi leíráe 2. példájában ismertetett ultraszűrőmembrán tulajdonságaival azonosak.
Az ultraszűrőmembrán hordozó membránjaként 100 nm átlagos pórusátmérőjü ultripor N66 típusú nejlon mikroszűrőmembránt (gyártja: Pali cég, Cortland, N. Y. Amerikai Egyesült államok) alkalmazzuk. A hordozó szabad amino- és karboxilcsoportokat tartalmaz 1:1 arányban. További reakcióképes amino- és karboxilcsoportok kialakítása céljából a mikroszűrőmembránt 50 °C-on 60 percen át 3,6 n sósav-oldattal kezeljük, majd desztillált vízzel mossuk és ultraszürő berendezésbe (a 0 154 620 sz. európai szabadalmi leírás 1. példájában és 5. példájában ismertetett berendezéshez hasonló) helyezzük.
A sejtfalfragmenseket a 0 154 620 sz. európai szabadalmi leírás 1. és 2. példája szerint, úsztatással visszük fel a hordozóra, illetve be a hordozó mátrixába. Egyenletes rétegképzódés érdekében a kiindulási szuszpenzió 5 ml-jét 50 ml desztillált vízzel hígítjuk. A hígított szuszpenziót beletöltjük az ultraszűrő-berendezésbe, ahol a szuszpenzió rétegként helyezkedik el a szűrömembránon. Ezt követően nitrogén bevezetésével a membrán felett 2.10s Pa túlnyomást létesítünk, aminek nyomán a folyadékfázis átpréselödik a membránon, a sejtfalfragmenseket a membránra vagy a membránba úsztatva; a felületegységre eső proteinmennyiség 30 pg/cmz. Utána az ultraszürő-berendezés felső, részében elhelyezett fúvókán keresztül 3.103 * 5 Pa légnyomással 7,0 pH-jú, 0,1 mólos nátrium-kakodilát-pufferral készített 0,5%-os glutár-dialdehid-oldatot permetezünk a hordozóra deponált sejtfalfragmensekre, térhálósitó gyanánt. A térhálósitó oldat a túlnyomás következtében folyamatosan migrál a sejtfal-59 fragmenseken, majd a hordozón keresztül, így vastagabb folyadékfilm nem képződik a sejtfalfragmensek tetején. A térhélósitó ilyen módon történő felvitelének az az előnye, hogy az igen vékony folyadékfilmben a sejt- 5 falfragmenseket mozgató, végleges rögzítésüket zavaró örvénylés alig alakulhat ki. Tiz perces permetezés, illetve térhálósités után a kapott ultraszürőmembránt háromszor mossuk desztillált vízzel, majd az említett európai 10 szabadalmi leírásban megadott módon mérjük a szétválasztás élességét és az időegység alatt átfolyó mennyiséget. Megállapítható, hogy a peptidoglikánból álló támasztó rétegnek nincs befolyása az ultraszűrőmembrán 15 szétválasztási tulajdonságaira.
A példában leirt eljárás különösen előnyös kiviteli módja szerint kiindulási anyagként a Clostridium thermohydrosulfuricum Llll-69 sz. törzsének ép sejtjeit alkalmaz- 20 zuk. A sejteket 50 mmólos, 7,2 pH-jú TRIC-HCl-pufferben sejtprés (French Pressure Cell Press, gyártja: American Instruments Corp., Silver Springs, Maryland, USA) segítségével feltárjuk. A készülék úgy működik, 25 hogy a sejt szuszpenziót először nagy nyomás alatt komprimálja; fúvókán átlépve a hirtelen nyomáscsökkenés miatt a sejtek megrepednek. A kapott sejtfragmenseket a fenti pufferral háromszor mosva a sejt belső 30 anyagaitól megtisztítjuk, és a citoplazmaréteget TRITON X-100 desztillált vízzel készített lX-os oldattal 37 °C-on 30 percen ót dezintegróljuk. A sejtfalfragmenseket centrifugálással elválasztjuk a lipidektől és egyéb 35 szennyeződésektől, majd a példa első változata szerint feldolgozzuk.
Az alábbiakban a találmány szerinti eljárás egyes műveleteire néhány előnyös változatot, példát közlünk. 40
A hordóssá kiválasztása és előkészítése
Nejlon mikroszürőmembránok, amelyeknél 45 a szabad amino- és/vagy karboxilcsoportok számát sósavval vagy Ν,Ν-dimetil-propán-diaminnal végzett hidrolitikus bontás útján növelték. Az ilyen nejlon mikroszűrőmembránokra példaként az alábbi típusokat nevez- 50 zük meg (gyártja: Pali cég, Cortland, N. Y., USA):
- Pali Biodyne, szabad amino- és karboxilcsoportokat tartalmaz 1:1 arányban; 55
- Pali Aminodyne, szabad aminocsoportokat tartalmaz;
- Pali Carboxydyne, szabad karboxilcsoportokat tartalmaz.
A sejtfalfragmensek felvitele a hordozó membránra
A sejtfalfragmensek metanolos szuszpenzióját 50 °C-on sima hordozóra, például üveglapra hengereljük. A metanol elpárolgása következtében a szuszpenzió besúrűsödik, míg végül legfeljebb 200 nm vastagságú, nedves réteg marad vissza a hordozón. A bevont hordozót formaldehiddel telített légkörbe helyezzük, és ott mintegy 30 percen át inkubáljuk, amikor is a sejtfragmensek inter- és intramolekuláris térhálósodása következik be. 4 °C-os desztillált vizet óvatosan a hordozóra permetezve leemelhetjük a vékony, összefüggő filmet a hordozóról, majd párás légkörben stabil, nagy pórusú hordozóra, például mikroszűróbe helyezzük.
A sejtfalfragmensek mechanikai rögzítése a hordozón vagy hordozóban
A 3. példa szerint előállított ultraszűrőmembrán aktív (azaz sejtfalfragmensekkel bevont) oldalára mintegy 45 °C-on desztillált vízzel készített, folyósított 2X-os agart öntünk 0,5-2 mm rétegvastagságig. 20 °C-ra lehűlve az agar gélréteggé dermed. Ez a gélréteg védőréteget képez az ultraszűrőmembrán számára, adott esetben előszűrőként használhatjuk nagyobb szennyeződések viszszatartásához. A gélréteget például elhasználódása vagy a gélpórusok elszennyeződése miatt bármikor lehúzhatjuk és felújíthatjuk.
Egy másik variáció szerint intra- és intermolekulésan térhálósított sejtfalfragmenseket alkrilamid, bisz(akrilamid), iniciátor és gyorsító keverékében szuszpendálunk, és az elegyet réteg alakjában 20 °C-on gélesítjük és polimerizáljuk. Pórusos hordozó keletkezik, amelyben a sejtfalfragmensek be vannak ágyazva. A hordozó ultraszűrőmembránként alkalmazható.
A sejtfalfragmensek protein- vagy proteintartalmú molekuláinak rögzítése a hordozóhoz
A hordozómembrán szabad aminocsoportjait glutár-dialdehiddel (5%-os, 0,1 mólos Na-borátpufferban) aktiváljuk. A szuszpendált sejtfragmenseket az ultraszűrő-berendezés alacsony nyomású oldalán például vízsugár-szivattyúval létesített vákuum (5-6xl04 Pa) szívóhatása révén a hordozóra úsztatjuk, ahol az aktivált aminocsoportokon rögzülnek. A protein- vagy proteintartalmú molekulák intra- és (egymás közt) intermolekuláris térhálósitását 0,1 mólos 8,7 pH-jú trietanol-aminnal készített 2%-os dimetil-szuberimidáttal végezzük.
Egy másik variáció szerint a hordozó membrán szabad karboxilcsoportjait l-etil-3- (dimetil-amino-propil )-karbodiimiddel (EDC)
-611 aktiváljuk. A felesleges reagenst eltávolítjuk, és a reakciót 0,01 mólos, 4,75 pH-jú Na-acetátpufferral megszakítjuk. A sejtfragmenseket desztillált vízzel mossuk, desztillált vízben szuszpendáljuk, a szuszpenzióhoz hexametilén-diamint és 0,1 mólos EDC-t adunk, és a sejtfragmenseket az ultraszűrő-berendezés alacsony nyomású oldalán létesített 5.10* Pa vákuum segítségével a hordozó membránra úsztatjuk. A sejtfragmensek protein- és proteintartalmú molekulái hexametilén-diamin hidakon keresztül az aktivált karboxilceoportokhoz kapcsolódnak, intra- és intermolekuláris kötéseket hozva létre. A hordozó membrán és a sejtfalfragmensek közötti kovalens kötés az ultraszűrómembrán stabilitását lényegesen növeli; az akár 7 m/mp rááramlási sebességgel dolgozó ún. cross-flow üzemmódban fellépő mechanikai hatások az ultraszűrés szempontjából fontos sejtfalfragmenseket nem tudják lekoptatni.
Térhálósítás
Folyékonyfázisú térhálósitó reagens esetében ezt a reagenst a sejtfalfragmensek pórusain keresztül kell préselni, ami azzal a veszéllyel jár, hogy a keletkező áramlás a hordozón vagy hordozóban elhelyezett sejtfalfragmenseket elmozdítja, végleges rögzítésüket megnehezíti. Ennek elkerülése érdekében célszerű, ha a térhálósitást, illetve elótérhálósítást gáznemű térhálósitó reagenssel végezzük.
Ultraszűrő-berendezésbe 100 nm pórusméretű nejlon raikroszűrőraembránt helyezünk. A berendezés alacsony nyomású oldalán 5.104 Pa vákuumot létesítünk, és a sejtfalfragmenseket a hordozóra vagy hordozóba úsztatjuk. A berendezésben a hordozó membrán felett formaldehiddel töltött tartály helyezkedik el. Térhálósítás céljából az ultraszűrö-berendezés nyomáskamráját a formaldehiddel együtt 80 °C-ra melegítjük. Az ezen a hőmérsékleten a monomer forma mellett oligomer formában is jelenlévő formaldehid elpárolog és érintkezik a hordozó membránon deponált sejtfalfragmensekkel, aminek következtében a sejtfragmensek protein- és proteintartalmú molekulái intra- és intermolekulárisan térhálósodnak és a hordozó membránhoz kötődnek, főleg a hosszabb lánccal rendelkező, nagyobb felületeket átfogni képes oligomer formáknak köszönhetően. A gáznemű térhálósitó reagens előnye, hogy a végleges rögzítést zavaró örvénylés nem alakulhat ki. Két óra elteltével a felesleges formaldehidet egy órán át vízzel kimossuk.
Előnyős, ha a gáz- vagy gőznemü anyaggal végzett térhálósítás után folyékony halmazállapotú térhálósitóval járulékos térhálósítást végzünk. A folyékony térhálósitó reagenst előnyösen csepegtetéssel visszük fel az elótérhálósított sejtfalfragmensekre, 8 majd a membrán hátulján létesített vákuum segítségével a fragmensek pórusain, illetve a pórusos hordozón keresztül elszivatjuk. Az elótérhálósított sejtfalfragmensek mechanikailag nem károsodnak. A formaldehiddel végzett elótérhálósitás után alkalmazandó folyékony térhálósitó például előnyösen lehet dimetil-szuberimidát (a protein -NH2 csoportjainak térhálósitása) vagy EDC (a protein -COOH csoportjainak térhálósitása).
Az alábbi 4. példában vezikuláris membránokat tartalmazó szerkezetet írunk le, amelyet fel nem tárt mikroorganizmus-sejtek burkából állítunk elő.
4. példa: Vezikuláris membrán szerkezet előállítása
A Bacillus stearothermophiles NRS 1536 sz. tör2s ép sejtjeit (nedves súly: 10 g) TRITON X-10 050 mmólos 7,1 pH-jú TRIS-HC1-pufferral készített 1%-O6 oldatában szuszpendáljuk és a szuszpenziót 37 °C-on 30 percen át keverjük. A koncentrációk kiegyenlítődése során a TRITON (kímélő nem-ionos detergens) az S-réteg pórusain és az alatta lévő, peptidoglikánból álló támasztó rétegen keresztül behatol a sejtbe, ahol a citoplazmamembránt dezintegrálja. Tekintve, hogy a citoplazmamembrán a sejtburok fő diffúzió-gátló sorompója, lebontása után a sejt belső anyagai kifelé diffundálhatnak. A detergens kezelés után a sejteket 20 000 g-vel centrifugáljuk, a megmaradt citoplazmamembránok lebontása céljából 60 °C-on további 10 percen át kezeljük a detergenssel, utána újból 20 000 g-vel centrifugáljuk. Az így kipreparált sejtburkokat négy mosási lépésben tisztítjuk (mindegyik lépés desztillált vízzel való elkeverésből, majd 20 000 g-vel folytatott centrifugálásból áll). A sejtanyag (riboszómák, nukleinsavak) maradványainak lebontása céljából a mosott sejtfalburkok szuszpenziójához 2 mg ribonukleáz és 2 mg dezoxiribonukleáz 40 ml desztillált vízzel készített oldatát adjuk, és az elegyet 30 °C-on 20 percen át keverjük. Utána a sejtfalakat 20 000 g-vel centrifugáljuk, majd desztillált vízzel többszőr mossuk.
Az így kapott sejtburkokat 0,1 mólos, 8,5 pH-jú trietanol-aminban szuszpendáljuk, majd 10 ml szuszpenzióhoz 100 mg térhálósitó reagenst, például dimetil-szuberimidátot adunk. Hatvan perc reakcióidő eltelte után a térhálósított sejtfalburkokat 20 000 g-vel centrifugáljuk és desztillált vízzel mossuk. Az így kikészített sejtburkokat a 2. példában ismertetett módon enzimproteinekkel tölthetjük.
A találmány szerinti eljárás és a vele készített termékek néhány előnyős alkalmazási területét a fentiekben már említettük.
Claims (5)
1. Eljárás átmenő pórusokkal rendelkező membránokat tartalmazó szerkezetek előállítására Bacillus vagy Clostridium nemzetségbe tartozó sejtekből a sejtek kinyitása, a sejttartalom és a sejtfal elválasztása, valamint a membrán-lipid réteg eltávolítása útján, azzal jellemezve, hogy a sejteket ozmózissal vagy egyéb fizikai módon, előnyösen ultrahanggal kinyitjuk, a sejtfalakat és sejtfalfragmenseket elválasztjuk, vizes közegben kímélő detergenssel a citoplazma membránt lehasitjuk, az így tisztított sejtfalfragmenseket [amelyek a proteinmolekulákból felépülő réteg (ek) bői és környező sejtfalrétegekből állnak) elkülönítjük, majd adott esetben mono- és/vagy bifunkcionális egyéb molekulákkal végzett kezelés útján a sejtmembránok vagy fragmenseik molekuláit -COOH, -NHz, -SH, -OH csoportokhoz kapcsoljuk és e reaktív csoportokon keresztül intramolekulárisan és/vagy intermolekulárisan és/vagy a hordozóval kovalens kötés kialakítása útján térhálósitjuk.
(Elsőbbsége: 1984. 12. 21.)
2. Eljárás átmenő pórusokkal rendelkező, főleg ultraszürőmembránként vagy vezikulumként alkalmazható membránszerkezetek hatékony pórusméretének változtatására, ultraszűrésen alapuló anyagszétválasztás, vagy hatóanyagnak vezikulumba történő bezárása, illetve felszabadítása céljából, ahol a szerkezet legalább egy átmenő pórusú membránt foglal magában vagy legalább egy ilyen membránból áll, és a sík, hajlott, henger alakú vagy vezikuláris felületek mentén elhelyezkedő membrán(ok) egymás mellett lévő, egymáshoz kapcsolódó, kristályrácsszerúen elhelyezkedő molekulákból, mégpedig Bacillus vagy Clostridium eredetű proteinmolekulákból vagy proteintartalmú molekulákból felépülő rétegből vagy rétegekből áll(nak), mimellett ezekben a rétegekben rácsmintának megfelelő módon elhelyezkedő átmenő pórusok marad5 nak szabadon, és adott esetben a membránok egy ugyancsak porózus hordozón helyezkednek el vagy adott esetben önhordozó fóliát alkotnak, és a membránok proteinmolekulái vagy proteintartalmú molekulái - adott esetei ben más molekulákon keresztül - intra- és/vagy intermolekulárisan és/vagy a hordozóval vannak térhálósitva, azzal jellemezve, hogy a membránszerkezetet körülvevő közeg pH-értékét vagy ionerősségét és/vagy ionos
5 összetételét megváltoztatjuk.
(Elsőbbsége: 1985. 03. 06.)
3. A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy membránszerkezetként az 1. igénypont szerint előállított membránt alkal0 mázunk.
(Elsőbbsége: 1985. 03. 06.)
4. A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy membránszerkezetként P-membránt alkalmazunk.
5 (Elsőbbsége: 1985. 03. 06.)
5. A 2. igénypont szerinti eljárás vezikulumok pórusméretének megváltoztatására hatóanyag, előnyösen enzim tartalmú vezikulumok előállítására, azzal jellemezve, hogy a
0 membránszerkezetből álló vezikulumokat a hatóanyag-tartalmú közegben szuszpendáljuk, a membránok pórusait a közeg pH-értékének vagy ionerősségének vagy ionos összetételének megváltoztatásával kitágítjuk, miközben
5 a hatóanyag a kitágított pórusokon keresztül a vezikulumok belsejébe jut, majd a pórusokat a közeg pH-jának, vagy ionerósségének vagy ionos összetételének megváltoztatásával zsugorítjuk.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AT0406984A AT382321B (de) | 1984-12-21 | 1984-12-21 | Verfahren zur herstellung einer definierte poren aufweisenden membran und deren verwendung |
| ZA851706A ZA851706B (en) | 1984-03-09 | 1985-03-06 | A structure with membranes that have continuous pores,a method for producing this structure,as well as applications of the structure |
| AT0324785A AT385428B (de) | 1985-11-08 | 1985-11-08 | Aus kristallin oder parakristallin aneinanderliegenden proteinmolekuelen oder proteinhaeltigen molekuelen bestehende, definierte poren aufweisende membran, sowie verfahren zur aenderung der freien durchgangsweite der poren dieser membran und deren verwendung |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| HUT44446A HUT44446A (en) | 1988-03-28 |
| HU202415B true HU202415B (en) | 1991-03-28 |
Family
ID=27149291
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| HU86775A HU202415B (en) | 1984-12-21 | 1985-12-23 | Method for producing membrane structures having through pores and changing the effective pore size |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4886604A (hu) |
| EP (1) | EP0207100B1 (hu) |
| JP (1) | JPS62501199A (hu) |
| AT (1) | ATE64544T1 (hu) |
| CA (1) | CA1307632C (hu) |
| DE (1) | DE3583298D1 (hu) |
| DK (1) | DK166602C (hu) |
| HU (1) | HU202415B (hu) |
| IL (1) | IL77419A (hu) |
| WO (1) | WO1986003685A1 (hu) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NZ214495A (en) * | 1985-12-10 | 1988-02-12 | Erik Audunn Cerwen | Formation of polar-nonpolar-polar proteolipid membranes |
| AU634960B2 (en) * | 1988-03-28 | 1993-03-11 | Nano S Biotechnologie Gmbh | Process for immobilizing or depositing molecules or substances on a support |
| EP0412507A1 (de) * | 1989-08-08 | 1991-02-13 | Humboldt-Universität zu Berlin | Verfahren zur Grössenfraktionierung hochmolekularer Stoffe mit Hilfe von Hohlträgern |
| DE4312970A1 (de) * | 1993-04-21 | 1994-10-27 | Juergen Dr Schrezenmeir | Mikrokapsel sowie Verfahren und Vorrichtung zu ihrer Herstellung |
| US6014246A (en) * | 1996-11-06 | 2000-01-11 | University Of Pittsburgh Of The Commonwealth System Of Higher Education | Thermally switchable optical devices |
| SG93879A1 (en) | 1999-08-25 | 2003-01-21 | Mykrolis Corp | Filtration and purification system for aqueous acids |
| AU6908300A (en) * | 1999-08-25 | 2001-03-19 | Millipore Corporation | Filtration and purification system for ph neutral solutions |
| AT409423B (de) * | 2000-04-26 | 2002-08-26 | Sleytr Uwe Dipl Ing Dr | Verwendung von sekundärem zellwandpolymer prokaryontischer mikroorganismen |
| AT410805B (de) * | 2001-05-29 | 2003-08-25 | Sleytr Uwe B | Verfahren zum erzeugen einer schicht funktioneller moleküle |
| US8101274B2 (en) * | 2007-06-11 | 2012-01-24 | Spedden Richard H | Solid state membranes with surface-embedded glycosylated amphiphilic molecules and micelles formed therefrom |
| KR20110042107A (ko) | 2008-08-07 | 2011-04-22 | 바이오엑티브 써지컬, 아이엔씨. | 의료 장치 및 이식물을 위한 줄기 세포 포획 및 고정화 코팅 |
| US11043823B2 (en) * | 2017-04-06 | 2021-06-22 | Tesla, Inc. | System and method for facilitating conditioning and testing of rechargeable battery cells |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3593855A (en) * | 1969-05-13 | 1971-07-20 | Westinghouse Electric Corp | High flow porous reverse osmosis membranes containing lipids |
| US3736204A (en) * | 1969-08-08 | 1973-05-29 | American Cyanamid Co | Reverse osmotic water purification |
| US4012324A (en) * | 1971-07-27 | 1977-03-15 | Harry P. Gregor | Crosslinked, interpolymer fixed-charge membranes |
| DE2326161C2 (de) * | 1973-05-23 | 1986-07-17 | Kernforschungsanlage Jülich GmbH, 5170 Jülich | Verfahren zum Aufbau oder zum Abbau von durch chemische Eigenschaften ausgezeichneten, in einer wäßrigen Lösung enthaltenen Stoffen |
| US3892665A (en) * | 1973-10-15 | 1975-07-01 | Standard Oil Co | Membrane method and product |
| US4008126A (en) * | 1976-03-15 | 1977-02-15 | Owens-Illinois, Inc. | Immobilization of proteins by in-situ polymerization |
| US4239714A (en) * | 1978-11-15 | 1980-12-16 | Washington University | Method for modifying the pore size distribution of a microporous separation medium |
| US4327710A (en) * | 1980-06-18 | 1982-05-04 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Agriculture | Process for encapsulating additives in resealed erythrocytes for disseminating chemicals via the circulatory system |
| US4634530A (en) * | 1980-09-29 | 1987-01-06 | Celanese Corporation | Chemical modification of preformed polybenzimidazole semipermeable membrane |
| DE3483554D1 (de) * | 1983-02-02 | 1990-12-13 | Memtec Ltd | Vernetzte poroese membranen. |
| AU567155B2 (en) * | 1983-04-15 | 1987-11-12 | Damon Biotech Inc. | Capsules for releasing core material at constant rate |
| AT381463B (de) * | 1984-03-09 | 1986-10-27 | Sleytr Uwe B | Definierte poren aufweisende membran, verfahren zu ihrer herstellung und verwendung derselben |
-
1985
- 1985-12-20 CA CA000498244A patent/CA1307632C/en not_active Expired - Lifetime
- 1985-12-20 IL IL77419A patent/IL77419A/xx not_active IP Right Cessation
- 1985-12-23 EP EP86900006A patent/EP0207100B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1985-12-23 JP JP86500516A patent/JPS62501199A/ja active Granted
- 1985-12-23 AT AT86900006T patent/ATE64544T1/de not_active IP Right Cessation
- 1985-12-23 US US07/916,517 patent/US4886604A/en not_active Expired - Lifetime
- 1985-12-23 WO PCT/AT1985/000060 patent/WO1986003685A1/de active IP Right Grant
- 1985-12-23 HU HU86775A patent/HU202415B/hu unknown
- 1985-12-23 DE DE8686900006T patent/DE3583298D1/de not_active Expired - Lifetime
-
1986
- 1986-08-20 DK DK397586A patent/DK166602C/da not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62501199A (ja) | 1987-05-14 |
| HUT44446A (en) | 1988-03-28 |
| DK166602B (da) | 1993-06-21 |
| DK166602C (da) | 1993-11-08 |
| IL77419A (en) | 1989-03-31 |
| DK397586A (da) | 1986-08-20 |
| DE3583298D1 (de) | 1991-07-25 |
| EP0207100A1 (de) | 1987-01-07 |
| US4886604A (en) | 1989-12-12 |
| JPH0557014B2 (hu) | 1993-08-23 |
| WO1986003685A1 (en) | 1986-07-03 |
| EP0207100B1 (de) | 1991-06-19 |
| DK397586D0 (da) | 1986-08-20 |
| CA1307632C (en) | 1992-09-22 |
| ATE64544T1 (de) | 1991-07-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA1286065C (en) | Formation of continuous pores membrane by treating liquid medium containing protien with reactant | |
| HU202415B (en) | Method for producing membrane structures having through pores and changing the effective pore size | |
| Sára et al. | Production and characteristics of ultrafiltration membranes with uniform pores from two-dimensional arrays of proteins | |
| Küpcü et al. | Liposomes coated with crystalline bacterial cell surface protein (S-layer) as immobilization structures for macromolecules | |
| EP0340217B1 (en) | Ultrafiltration thin film membranes | |
| CN101023123A (zh) | 薄膜状高分子结构体及其制备方法 | |
| JPS6283885A (ja) | 酵素固定膜及びその製造方法 | |
| Hirose et al. | Wet poly (vinyl chloride) membrane | |
| EP0532687B1 (en) | Semipermeable composite membrane | |
| US20070197701A1 (en) | Porous Body Having Biocompatibility And Method For Producing The Same | |
| Sára et al. | Isoporous ultrafiltration membranes from bacterial cell envelope layers | |
| US5922531A (en) | Polyelectrolyte treated glass for enzyme immobilization and protein purification | |
| AU2001252010B8 (en) | Use of a secondary cell wall polymer of procaryotic microorganisms | |
| KR100817450B1 (ko) | 순수광학이성질체 제조용 분자각인 고분자 분리막 및 이의제조방법 | |
| EP0352330A1 (en) | Fibroin moldings, process for their preparation, heparin-immobilizing carrier, and process for its preparation | |
| US4668706A (en) | Substituted aliphatic polyamide porous membranes | |
| Myung et al. | Separation of silk proteins and silk oligopeptides by thin film composite ultrafiltration membrane | |
| DD251080A5 (de) | Verfahren zum herstellen einer struktur mit membranen | |
| JPS63177790A (ja) | 酵素固定膜の再生方法 | |
| Bezdadea et al. | Use of glycidyls in the modification of polyurethane membrane structures | |
| JPH02219575A (ja) | 酵素固定用膜の製造方法 | |
| JPS63245675A (ja) | 酵素固定用中空糸状膜およびその製法 | |
| JPH0372881A (ja) | 酵素固定用中空糸状膜の製造方法 | |
| JPS6014908A (ja) | プロテアーゼ固定化酵素膜の製造法 | |
| IE44127B1 (en) | Encapsulation of labile biogical material |