JP2564797B2 - 酵素固定化用担体およびその製造方法 - Google Patents

酵素固定化用担体およびその製造方法

Info

Publication number
JP2564797B2
JP2564797B2 JP61071821A JP7182186A JP2564797B2 JP 2564797 B2 JP2564797 B2 JP 2564797B2 JP 61071821 A JP61071821 A JP 61071821A JP 7182186 A JP7182186 A JP 7182186A JP 2564797 B2 JP2564797 B2 JP 2564797B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
metal alkoxide
carrier
group
substituted
enzyme
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 - Lifetime
Application number
JP61071821A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS62228275A (ja
Inventor
正太郎 岡
博義 水口
潤也 小林
功 片所
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shimadzu Corp filed Critical Shimadzu Corp
Priority to JP61071821A priority Critical patent/JP2564797B2/ja
Publication of JPS62228275A publication Critical patent/JPS62228275A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2564797B2 publication Critical patent/JP2564797B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)
  • Inorganic Fibers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 この発明は酵素固定化用担体に関する。さらに詳しく
は生化学分析用のバイオリアクタ等に用いる酵素固定化
用担体に関する。
(ロ)従来の技術 従来、酵素を固定化する担体としては、スチレン・ジ
ビニルベンゼン共重合体、バイコールガラスが知られて
いる。さらにこの発明の発明者らは酵素固定化率の高い
担体として先に金属アルコキシドの加水分解物からなる
担体を提案している(特開昭第57−133055号公報)。そ
してこれらはいずれも破砕状または球状ビーズの形状で
用いられていた。
(ハ)発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記素材により形成される担体は一般
に耐久性が弱く、しかも上記形状で酵素を固定してカラ
ムに充填して使用した場合、該カラムを通過する流体と
その担体表面との接触抵抗が大きく、担体が削られ、そ
の結果生ずる細かい粒状物によりカラムが目詰まりを起
こし流路抵抗が大きくなることがよくあり、装置に負担
がかかる等の問題点がある。この点これら担体を繊維状
化することが考えられるが、前記の担体では繊維状化す
ることは困難であった。
この発明はかかる状況に鑑み為されたものであり、こ
とに耐久性に優れた素材でかつ流体との接触面積を大き
く保ちしかも流路抵抗を小さくしうる酵素固定化用担体
を提供しようとするものである。
(ニ)問題点を解決するための手段 かくしてこの発明によれば、金属アルコキシドと、金
属アルコキシドの少なくとも1つのアルコキシ基が脂肪
族もしくは芳香族の炭化水素基、アミノ基またはアルキ
ルアミノ基で置換された置換金属アルコキシドとの混合
物からなる水性溶液に、加水分解触媒を添加して加水分
解してゾルとし、これを濃縮し、この濃縮ゾルを紡糸し
てゲル化させ、ついで必要に応じてこのゲルを加熱処理
することにより繊維状の多孔質ゲルまたは多孔質ガラス
からなる繊維状担体を得ることを特徴とする酵素固定化
用担体の製造方法が提供される。
この発明の最も特徴とする点は、金属アルコキシドと
金属アルコキシドの少なくとも1つのアルコキシ基がア
ルコキシ基以外の基で置換された置換金属アルコキシド
との混合物からなる水性溶液を加水分解して得られるゾ
ルを濃縮することによって、濃縮ゾルに曳糸性が生じ繊
維状化が可能となることである。
この発明に用いる金属アルコキシドとしては、加熱処
理して脱水することによりゲルを与えうるものであれば
よく例えば、シリコンアルコキシド、アルミニウムアル
コキシド、チタンアルコキシド、ジルコニウムアルコキ
シド、ボロンアルコキシド、ナトリウムアルコキシド、
カルシウムアルコキシド等が挙げられ、シリコンアルコ
キシド、アルミニウムアルコキシド、チタンアルコキシ
ド、ジルコニウムアルコキシドが好ましい。
またアルコキシ基には低級アルコキシ基が適してお
り、例えばメトキシ基、エトキシ基、プロピオキシ基等
が挙げられる。
上記金属アルコキシドには例えば、 テトラエトキシシランSi(OC2H5、 トリエトキシアルミニウムAl(OC2H5、 テトライソプロピオキシチタンTi(O−iC3H7、 テトラエトキシジルコニウムZr(OC2H5等が挙げら
れ、テトラエトキシシランが好ましい。
また、上記金属アルコキシドのアルコキシ基が置換さ
れる脂肪族炭化水素基としては、低級アルキル基、ビニ
ル基等が挙げられるが、低級アルキル基で置換された置
換金属アルコキシドとしては、例えばSi(OC2H5(C
H3)、 Si(OC2H5(CH3、 Si(OC2H5(C2H5)、 Si(OC2H5(C2H5、 Si(OC2H5(iC2H7)、 Si(OC2H5(iC3H7、 B(OC2H5(C2H5)、 Ti(O−iC3H7(C2H5)、 Ti(O−iC3H7(C2H5、 Ca(OC2H5)(C2H5)、 Al(O−iC3H7(CH3)、 Al(O−iC3H7(C2H5)、 Al(O−iC3H7)(CH3等が挙げられる。
金属アルコキシドのアルコキシ基が置換される芳香族
炭化水素基としては、フェニル基またはメチル、エチル
もしくはプロピル基等の低級アルキル基で置換されたフ
ェニル基が挙げられる。
金属アルコキシドのアルコキシ基が置換されるアルキ
ル置換アミノ基としては、メチル、エチルもしくはプロ
ピル基等の低級アルキル基で置換されたアミノ基が挙げ
られる。
前記金属アルコキシドと置換金属アルコキシドとの混
合重量比は、得られる濃縮ゾルの曳糸性の点から、1:1
〜5:1が好ましい。
上記金属アルコキシドまたは金属アルコキシドと置換
金属アルコキシドとの混合物を含有する水性溶媒として
は、従来法と同様に、水とメタノール、エタノール、プ
ロパノール等の低級アルコールとの混合溶液が用いられ
る。
また加水分解触媒は従来法と同様に、塩酸、硫酸、ア
ンモニア水溶液等が用いられる。
金属アルコキシドと置換金属アルコキシドとの混合物
の水性溶液を加水分解してゾルとする場合、これら水性
溶液に前記加水分解触媒を添加して常温で攪拌して行う
ことができるが、若干昇温して加水分解反応を速めても
よい。また上記加水分解反応は、金属アルコキシド、置
換金属アルコキシド、水性溶媒および加水分解触媒を同
時に添加混合して行ってもよい。
このようにして得られたゾルは、さらに加熱されて濃
縮されるが、この場合の加熱処理条件は比較的穏やかに
例えば大気中、80℃程度のオイルバス中で加熱処理する
等の条件下で行われる。
上記加熱はゾルの体積が1/5程度に濃縮されるまで行
われることが好ましい。
上記加熱処理間にゾルの脱水反応が徐々に進行する。
この発明において、上記の処理により得られた濃縮ゾ
ルは所定の粘度例えば10ポアズ程度になったところでガ
ラス棒等の先端を接触させて常温で引き出すことにより
糸状に成形され繊維状ゲルが得られる。
この繊維状ゲルは太さが20μ程度に調整されるものが
強度等の点で好ましく、これは引き出し強度およびゾル
の濃縮度により調節される。
また上記繊維状ゲルの成形は巻取り機等で連続して引
き出し、用途に応じて適宜適当な長さに切断することも
できる。
上記の方法により成形された繊維状ゲルは、多孔質の
ものとして得られ、上記方法によれば通常気孔率が30〜
80%のものが得られる。またこの気孔率は乾燥条件を調
節することにより調整可能である。
またこの発明においては上記多孔質繊維状ゲルが意図
する硬度を有しない場合等必要に応じて加熱処理を行な
ってガラス化してもよい。
上記加熱処理条件は、通常300〜900℃程度の高温度下
で徐々に行うのが得られるゲルの多孔質度の均一性の点
で好ましい。該条件を制御することにより通常、0.5〜1
2時間で所望の多孔質ガラスが得られる。この場合、100
0℃以上でかつ24時間以上の処理をすると多孔質性が失
われるので好ましくない。
以上の方法により得られた多孔質繊維状ゲルおよび多
孔質繊維状ガラスは担体として新規なものである。
またこれら多孔質繊維状物は、水酸基を多数有する多
孔質のものであり、酵素等親水基を有するものを固定す
る担体として好適なものである。
この発明の担体は、上記のごとくして得られた多孔質
繊維状ゲルまたはガラスをそのまま用いてもよいが、通
常これにシランカップリング剤を反応させて活性化し、
その反応物にペプチド含有化合物を固定化する。
上記シランカップリング剤としては、アミノ基、チオ
ール基、エポキシ基等の官能性基を有する当該分野で公
知のシラン誘導体が適用でき、具体的にはγ−アミノプ
ロピルトリエトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメ
トキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−グリシ
ドキシプロピルトリメトキシシラン、N−β−(アミノ
エチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン等が
使用される。かようなシランカップリング剤との反応
は、当該分野で公知の条件下で行われる。例えばγ−ア
ミノプロピルトリエトキシシランを用いた場合、このカ
ップリング剤を水に溶解して約10%水溶液としかつ、pH
を3〜5に調整した後、この溶液に充分に乾燥された前
記多孔質繊維状ゲルを加え加温下混合して数字間処理し
た後水洗して未反応のカップリング剤を除去することに
より得られる。
上記、シランカップリング剤を導入した多孔質繊維状
ゲルは、それ自身従来のガラスに導入したものに比して
担当として多くのカップリング基を有しており、酵素等
との反応活性が高く酵素固定化用担体として有用なもの
である。
このようにして処理された多孔質繊維状ゲルに公知の
方法で酵素等のペプチド含有化合物が固定化される。例
えばカップリング剤としてγ−アミノプロピルトリエト
キシシランを用いてアミノアルキル基を水酸基にエステ
ル結合で多数導入した多孔質繊維状ゲルを用いる場合、
上記アミノアルキル基にグルタルアルデヒドを用いてア
ルデヒド基を有するシッフベースを導入し、これに酵素
等を接触させてアルデヒド基と酵素等のアミノ基間でさ
らにシッフベースを形成させて結合することにより固定
化を行うことができ、これ以外にもアミノアルキル基を
ジアゾ化して芳香族アミノ基を導入しこれに酵素等を固
定化してもよく、またカルボジイミドを用いてアミノア
ルキル基と酵素等との間に直接ペプチド結合を行い固定
化を行ってもよく酵素等の種類に応じて適宜選択すれば
よい。他のカップリング剤使用時にも同様に直接または
適宜変換したカップリング基によって酵素等を固定化す
ることができる。
固定化用の酵素としては具体的にはグルコースオキシ
ダーゼ、ウリカーゼ、ウレアーゼ、クレアチニナーゼ、
CoA−シンテターゼ、CoA−オキシダーゼ、コレステロー
ルオキシダーゼ、コレステロールヒドロラーゼ等が挙げ
られ、またこれらに限定されることもない。
(ホ)作用 この発明によれば、金属アルコキシドと、金属アルコ
キシドの少なくとも1つのアルコキシ基が脂肪族もしく
は芳香族の炭化水素基、アミノ基またはアルキルアミノ
基で置換された置換金属アルコキシドとの混合物を含有
する水性溶液を加水分解し、得られるゾルを濃縮して粘
性を調節することにより曳糸性が付与され、この濃縮ゾ
ルを引き伸ばすにしたがって溶媒が蒸発するとともに脱
水反応が促進されゲル化し繊維状で多孔質のゲルに成形
される。
以下実施例によりこの発明を詳細に説明するが、これ
によりこの発明は限定されるものではない。
(ヘ)実施例 アルコキシドファイバの作製 Si(OC2H5440ml,Si(OC2H5(CH3)10ml,エタノ
ール50ml,水8mlおよび1.0N−HCl1mlを混合してpH約3の
水溶液を調整しこの溶液を1時間攪拌して加水分解し均
一なゾルを得る。次にこのゾルを60℃に保って7時間攪
拌して濃縮する。このときこの濃縮ゾルの粘度が10ポア
ズ程度になったところでガラス棒の先端を該ゾルに挿入
し、ついで引き上げて直径3〜10μ、長さ約30cmの多孔
質繊維状ゲルを得た。
酵素の固定化 上記のごとくして得た多孔質繊維状ゲル5gをpH3.5の5
V/V% γ−アミノプロピルトリエトキシシラン100ml中
で85℃で2時間還流し、水、アセトンで洗浄後120℃で
2時間乾燥した。
次に0.1M pH7のリン酸ナトリウム緩衝液で5W/W%とし
たグルタルアルデヒド溶液100mlに入れ30℃で1時間保
ち多孔質繊維状ゲルからなる担体を活性化した。
酵素としてGODを用い、GOD1000unitを0.01M pH7リン
酸ナトリウム緩衝液2mlに溶解し、これに上記担体60mg
を入れ、30℃で3時間保ち固定化した。これを0.1M pH7
リン酸ナトリウム緩衝液で洗浄し、カラム(3φ×20m
m)に充填した。また一方比較のためにバイコールガラ
ス(粒状物)60mgを用いて同様のカラムを作製した。
活性測定 上記のごとく作製された固定化酵素カラムをフローイ
ンジェクション法を用いたグルコース測定に応用した。
これは第1図に示すごとく、試料が固定化酵素カラム
(1)を通過する際生成する過酸化水素を電気化学フロ
ーセル(2)にて電気化学的に測定することによりグル
コースを定量するものである。なお、(8)は0.1M,pH7
リン酸緩衝液、(4)は送液ポンプ、(5)はサンプル
インジェクタ、(6)は増幅器、(7)は記録計、
(3)は恒温槽であり、送液量は4ml/min、サンプル注
入量は4μ、恒温槽は30℃である。
以上の測定結果を第2図に示す。この発明の多孔質繊
維状ゲルからなる担体を用いた場合(△印)、およびバ
イコールガラスからなる担体を用いた場合(○印)それ
ぞれに対して、試料のグルコース濃度(mM)とピーク電
流値(μA)との関係をプロットしたものである。
この結果からこの発明の多孔質繊維状ゲルを担体とし
て用いた固定化酵素カラムは固定化された酵素量および
該酵素の保持力が優れていることがわかる。
(ト)発明の効果 この発明によれば、担体となる多孔質繊維状ゲルが、
金属アルコキシドと置換金属アルコキシドとの混合物の
加水分解物からなる濃縮ゾルの曳糸性を利用して成形さ
れているので、従来のゾル−ゲル法により得られるゲル
と同様に均一な多孔質性を保有し、かつ水酸基を多く保
持しているので酵素等を固定化する担体として好適なも
のである。
繊維状に成形されるため、表面積を稼ぐことができ従
来に比して酵素固定化量を増すことができる。
またこの発明の担体は、適当な加熱処理により硬度を
調節でき、従来よりも耐久性がよくかつ形状とあいまっ
てカラムに充填したときの該カラム内の流路抵抗が小さ
くなる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の担体により固定化された固定化酵素
カラムおよび比較例の担体により固定化された固定化酵
素カラムそれぞれの酵素活性を測定する装置の構成説明
図、第2図は第1図の装置により測定されたそれぞれの
酵素活性を比較するグラフ図である。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】金属アルコキシドと、金属アルコキシドの
    少なくとも1つのアルコキシ基が脂肪族もしくは芳香族
    の炭化水素基、アミノ基またはアルキルアミノ基で置換
    された置換金属アルコキシドとの混合物からなる水性溶
    液に、加水分解触媒を添加して加水分解してゾルとし、
    これを濃縮し、この濃縮ゾルを紡糸してゲル化させ、つ
    いで必要に応じてこのゲルを加熱処理することにより繊
    維状の多孔質ゲルまたは多孔質ガラスからなる繊維状担
    体を得ることを特徴とする酵素固定化用担体の製造方
    法。
  2. 【請求項2】金属アルコキシドおよび置換金属アルコキ
    シドの金属原子がケイ素、アルミニウム、チタン、ホウ
    素、ナトリウム、ジルコニウム、マグネシウムまたはカ
    ルシウムである特許請求の範囲第1項記載の製造方法。
  3. 【請求項3】多孔質繊維状担体からなり、この担体の基
    体が金属アルコキシドまたは金属アルコキシドと金属ア
    ルコキシドの少なくとも1つのアルコキシ基が脂肪族も
    しくは芳香族の炭化水素基、アミノ基またはアルキルア
    ミノ基で置換された置換金属アルコキシドとの混合物の
    それぞれの加水分解物からなる多孔質ゲルまたは多孔質
    ガラスであることを特徴とする酵素固定化用担体。
  4. 【請求項4】金属アルコキシドおよび置換金属アルコキ
    シドの金属原子がケイ素、アルミニウム、チタン、ホウ
    素、ナトリウム、ジルコニウム、マグネシウムまたはカ
    ルシウムである特許請求の範囲第1項記載の酵素固定化
    用担体。
JP61071821A 1986-03-29 1986-03-29 酵素固定化用担体およびその製造方法 Expired - Lifetime JP2564797B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61071821A JP2564797B2 (ja) 1986-03-29 1986-03-29 酵素固定化用担体およびその製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61071821A JP2564797B2 (ja) 1986-03-29 1986-03-29 酵素固定化用担体およびその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS62228275A JPS62228275A (ja) 1987-10-07
JP2564797B2 true JP2564797B2 (ja) 1996-12-18

Family

ID=13471600

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61071821A Expired - Lifetime JP2564797B2 (ja) 1986-03-29 1986-03-29 酵素固定化用担体およびその製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2564797B2 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01221536A (ja) * 1988-02-26 1989-09-05 Asahi Fiber Glass Co Ltd バルキーヤーン及びバルキーヤーンの製造法
JP4943355B2 (ja) * 2008-02-15 2012-05-30 日東紡績株式会社 ゾル状液の紡糸方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPS62228275A (ja) 1987-10-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4748121A (en) Porous glass fibers with immobilized biochemically active material
US4371612A (en) Immobilization of biological material with an acrylonitrile polymer
CA1254528A (en) Process for encapsulation and encapsulated active material system
JPS6321474B2 (ja)
JPH07274964A (ja) ゾル−ゲル法による疎水性材料に固定化されたリパーゼ
KR900007631B1 (ko) 가교제에 의한 고정효소제제의 제조방법
JPS5912275B2 (ja) 生物学的に活性な物質の固定化に関する改良法
US4230803A (en) Preparation of water-insoluble enzyme compositions
US4906715A (en) N,N'-divinylalkylurea crosslinked polymers, a process for their preparation, and their use
JP2564797B2 (ja) 酵素固定化用担体およびその製造方法
Babu et al. Studies on improved techniques for immobilizing and stabilizing penicillin amidase associated with E. coli cells
Kuncová et al. Lipase immobilized by sol-gel technique in layers
EP0183184A1 (en) Method of cultivating cellular biomaterial and glass fibers with cellular biomaterial or biomaterial
EP0100660A2 (en) A bioreactor and a process for the production thereof
US5190872A (en) Immobilized alcohol utidase for use in an alcohol measuring apparatus
JPS63317085A (ja) 担体結合酸素の製造方法
US4897468A (en) Immobilization of peptide-containing compounds on metal hydroxide gels
JPS6321475B2 (ja)
JPS6349996B2 (ja)
JPH0372273B2 (ja)
JPH0372274B2 (ja)
JPH06508529A (ja) D−アミノ酸またはd−アミノ酸誘導体の製造法
SU749847A1 (ru) Способ получени носител дл иммобилизации биологически активных веществ
SU1521775A1 (ru) Способ получени иммобилизованной галактозооксидазы
RU686377C (ru) Способ получени препарата иммобилизованной протеазы BACILLUS SUBTILIS