PL204512B1 - Sposób wytwarzania bio-membran - Google Patents

Sposób wytwarzania bio-membran

Info

Publication number
PL204512B1
PL204512B1 PL362957A PL36295703A PL204512B1 PL 204512 B1 PL204512 B1 PL 204512B1 PL 362957 A PL362957 A PL 362957A PL 36295703 A PL36295703 A PL 36295703A PL 204512 B1 PL204512 B1 PL 204512B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
enzyme
peroxidase
solution
membrane
membranes
Prior art date
Application number
PL362957A
Other languages
English (en)
Other versions
PL362957A1 (pl
Inventor
Jerzy Lewosz
Włodzimierz Przewodowski
Original Assignee
Politechnika Koszali & Nacute
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 Politechnika Koszali & Nacute filed Critical Politechnika Koszali & Nacute
Priority to PL362957A priority Critical patent/PL204512B1/pl
Publication of PL362957A1 publication Critical patent/PL362957A1/pl
Publication of PL204512B1 publication Critical patent/PL204512B1/pl

Links

Landscapes

  • Enzymes And Modification Thereof (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Description

Dziedzina techniki
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania bio-membran, przeznaczonych do stosowania w analizie laboratoryjnej, sensoryce, biotechnologiach, procesach technologicznych z dziedziny chemii, technologii żywności i inżynierii środowiska.
Stan techniki
Znane są sposoby wytwarzania żywic fenolowych, laków, lakierów i środków wiążących składniki płyt wiórowych, powłok elektroizolacyjnych, laminatów, w których stosuje się katalizowane enzymatycznie reakcje polimeryzacji związków fenolowych, takich jak aminy aromatyczne, naftole, pochodne fenoli z różnymi podstawnikami. Znajdują one zastosowanie przemysłowe ze względu na przebieg procesu w łagodnych warunkach i eliminację toksycznego składnika - aldehydu mrówkowego. (Liu et al. 1999 (2), Electronic J. of Biotechnology; Sellers T., 2001 (51) 12-23, Forest Products J.; Dordick et al. 1987 (30) 31-36, Biotechnology and Bioengineering; Akkara et al. 1991 (21) 1561-74, J. Polymer Sci A: Polymer Chemistry).
Sposób polimeryzacji fenoli z wykorzystaniem peroksydazy wykorzystuje się także w procesach odbarwiania pulpy drzewnej i roztworów zawierających substancje ligninowe w przemyśle papierniczym jako proces zastępujący stosowanie związków chloru (Weinstock et al. 1996 (20) 269-75, New J. Chem.; Sasaki et al. 2001 (65) 2208-2212, Appl. Environm. Microbiol.).
Znany jest także sposób usuwania zanieczyszczeń z wód i gleby, do których dostają się substancje fenolowe pochodzenia przemysłowego z koksowni, kopalń, zakładów przemysłu chemicznego i tekstylnego. Oczyszczanie to prowadzi się także na drodze enzymatycznej polimeryzacji (Wagner i Nicell 2001 (43)253-60, Water Sei Technol.; Wilberg et al. 2002 (677) 851-57, Chem. Technol. Biotechnol.; Adler et al. 1994 (23) 1113-1117, J. Environ. Qual.; Karam & Nicell, 1997 (69) 141-153, J. Chem. Technol. Biotechnol).
Procesy enzymatycznej polimeryzacji fenoli w środowisku wodnym lub wodnych roztworach rozpuszczalników organicznych prowadzą do powstawania bezpostaciowych lub mikroziarnistych produktów, które podobnie jak polimery wytwarzane na drodze chemicznej, wymagają odwadniania, suszenia, stapiania w podwyższonej temperaturze w celu nadania im odpowiedniego kształtu przez wytłaczanie lub kolendrowanie (Szlezynger W. Tworzywa Sztuczne, 1996 str. 337-377, Ofic. Wyd. Politech. Rzeszowskiej; Kurioka et al. 1998 (30) 526-529, Polym. J.; Liu et al. 1999 (2) 215-222, Electronic J. Biotech).
Istota wynalazku
Według wynalazku, sposób wytwarzania bio-membran polega na tym, że proces polimeryzacji substancji fenolowych zachodzi na granicy dwu roztworów, utworzonej przy pomocy półprzepuszczalnej błony dializacyjnej, tj. na powierzchni półprzepuszczalnej błony dializacyjnej, najlepiej usytuowanej poziomo, przy czym jeden roztwór zawiera enzym peroksydazę, a drugi zawiera substraty tego enzymu, tworzące polimer w wyniku reakcji enzymatycznej. Półprzepuszczalna błona pozwala na dyfuzję cząsteczek substratów i ich stopniowy kontakt z enzymem, lecz uniemożliwia jednoczesne wymieszanie zawartości obu roztworów i zajście reakcji polimeryzacji w całej masie.
Jako enzym, stosuje się peroksydazy roślinne z chrzanu, soji, ziemniaka, zarówno o wysokiej aktywności specyficznej o współczynniku RZ = 3.0, jak i preparaty tylko częściowo oczyszczone o współ czynniku RZ = 0.3.
Substratem enzymu są fenole jedno lub wielopierścieniowe, najlepiej zawierające podstawniki o charakterze grup acylowych, aminowych albo karboksylowych.
Najkorzystniejsze rezultaty w wyniku realizacji sposobu według wynalazku osiąga się wtedy, gdy proces polimeryzacji prowadzi się w roztworach o pH od 3.0 do 9.0, korzystnie w zakresie pH od 5.0 do 7.0, w temperaturze od 0 do 45°C, korzystnie w zakresie 15 do 25°C, przy stężeniach substratu od 0.01 do 50 milimoli, korzystnie w zakresie 0.1 do 5 milimoli.
Podczas realizacji sposobu wytwarzania bio-membran według wynalazku następuje polimeryzacja związków fenolowych przy udziale enzymu peroksydazy z jednoczesnym tworzeniem przez powstający polimer zwartej struktury w postaci membrany, która osadza się na porowatej błonie macierzystej. Porowatość błony dobiera się tak, aby cząsteczki enzymu nie mogły przenikać przez błonę, a czą steczki substratów mogł y swobodnie dyfundować do przedział u z enzymem, polimeryzować po zetknięciu z enzymem na powierzchni błony i tworzyć na niej warstwę polimeru.
PL 204 512 B1
Sposobem według wynalazku uzyskuje się porowate membrany fenolowe o grubości 5-10 mikrometrów, zespolone z półprzepuszczalną błoną macierzystą, a chemiczne własności membran fenolowych i ich ładunek powierzchniowy, hydrofilność, hydrofobowość oraz własności sorbcyjne i jonowymienne zależą od chemicznego charakteru substratu, rodzaju pierścienia aromatycznego i rodzaju oraz ilości podstawników w tym pierścieniu.
Grubość membrany mierzono penetrometrem oraz określono na podstawie fotografii w skaningowym mikroskopie elektronowym. Przepuszczalność membrany wyznaczono na podstawie szybkości dyfuzji roztworu glukozy. Nowo powstała membrana zachowuje porowatą strukturę i cechy błon półprzepuszczalnych - jest przepuszczalna dla substancji niskocząsteczkowych, lecz nie jest przepuszczalna dla cząsteczek białkowych.
Membrany według wynalazku mogą służyć jako elementy jonowymienne, selekcjonujące cząsteczki zgodnie z ich rozmiarem, jako powierzchnie do immobilizacji makrocząsteczek, powierzchnie w bioreaktorach, bio-sensorach i stosowane jako pół przepuszczalne przegrody oddzielają ce część roboczą urządzenia od makrocząsteczek znajdujących się w otoczeniu, które mogłyby zakłócać przebieg reakcji oddziałując na bio-cząsteczki biorące bezpośredni udział w reakcji.
P r z y k ł a d 1.
Roztwór fenolu i nadtlenku wodoru o stężeniach 0.2 mmoli w 0.1 M buforze octanowym o pH = 5.6 oddzielono błoną dializacyjną od roztworu peroksydazy o stężeniu 0.1 mg w mL w tym samym buforze. Jako enzym stosuje się częściowo oczyszczoną peroksydazę roślinną z ziemniaka o współczynniku RZ = 0.3. Proces polimeryzacji prowadzono przez 6 godzin w temperaturze ok. 20-22°C, po czym przerwano, otrzymując na powierzchni błony warstwę barwnego polimeru.
P r z y k ł a d 2.
Roztwór α-naftolu i nadtlenku wodoru o stężeniach 0.1 mmoli w 0.1 M buforze octanowym o pH = 5.6 oddzielono błoną dializacyjną od roztworu peroksydazy o stężeniu 0.1 mg w mL w tym samym buforze. Jako enzym stosuje się częściowo oczyszczoną peroksydazę roślinną z ziemniaka o współczynniku RZ = 0.8. Proces polimeryzacji prowadzono przez 6 godzin w temperaturze ok. 20-22°C, po czym przerwano, otrzymując na powierzchni błony warstwę polimeru.
P r z y k ł a d 3.
Roztwór p-krezolu i nadtlenku wodoru o stężeniach 0.1 mmoli w 0.1 M buforze octanowym o pH = 5.6 oddzielono błoną dializacyjną od roztworu peroksydazy o stężeniu 0.1 mg w mL w tym samym buforze. Jako enzym stosuje się częściowo oczyszczoną peroksydazę roślinną z ziemniaka o współczynniku RZ = 0.3. Proces polimeryzacji prowadzono przez 8 godzin w temperaturze ok. 25°C, po czym przerwano, otrzymując na powierzchni błony warstwę polimeru.
P r z y k ł a d 4.
Roztwór rezorcyny i nadtlenku wodoru o stężeniach 0.1 mmoli w 0.1 M buforze octanowym o pH = 5.0 oddzielono błoną dializacyjną od roztworu peroksydazy o stężeniu 0.1 mg w mL w tym samym buforze. Jako enzym stosuje się częściowo oczyszczoną peroksydazę roślinną z ziemniaka o współczynniku RZ = 0.3. Proces polimeryzacji prowadzono przez 8 godzin w temperaturze ok. 20-22°C, po czym przerwano, otrzymując na powierzchni błony warstwę polimeru.
P r z y k ł a d 5.
Roztwór rezorcyny i nadtlenku wodoru o stężeniach 5 mmoli w 0.1 M buforze octanowym o pH = 5.6 oddzielono błoną dializacyjną od roztworu peroksydazy o stężeniu 0.1 mg w mL w tym samym buforze. Jako enzym stosuje się częściowo oczyszczoną peroksydazę roślinną z ziemniaka o współczynniku RZ = 0.3. Proces polimeryzacji prowadzono przez 8 godzin w temperaturze ok. 25°C, po czym przerwano, otrzymując na powierzchni błony warstwę polimeru.
P r z y k ł a d 6.
Roztwór benzydyny i nadtlenku wodoru o stężeniach 0.1 mmoli w 0.1 M buforze octanowym o pH = 7.0 oddzielono błoną dializacyjną od roztworu peroksydazy o stężeniu 0.1 mg w mL w tym samym buforze. Jako enzym stosuje się peroksydazę roślinną z chrzanu o wysokiej aktywności specyficznej współczynniku
RZ = 3.0. Proces polimeryzacji prowadzono przez 4 godziny w temperaturze ok. 45°C, po czym przerwano, otrzymując na powierzchni błony warstwę polimeru.
P r z y k ł a d 7.
Roztwór benzydyny i nadtlenku wodoru o stężeniach 0.1 mmoli w 0.1 M buforze octanowym o pH = 5.6 oddzielono błoną dializacyjną od roztworu peroksydazy o stężeniu 0.1 mg w mL w tym samym buforze. Jako enzym stosuje się peroksydazę roślinną z ziemniaka o stosunkowo wysokiej
PL 204 512 B1 aktywności specyficznej współczynniku RZ = 2.0. Proces polimeryzacji prowadzono przez 12 godzin w temperaturze ok. 15°C, po czym przerwano, otrzymując na powierzchni błony warstwę barwnego polimeru.
P r z y k ł a d 8.
Roztwór benzydyny i nadtlenku wodoru o stężeniach 5 mmoli w 0.1 M buforze octanowym o pH = 5.0 oddzielono błoną dializacyjną od roztworu peroksydazy o stężeniu 0.1 mg w mL w tym samym buforze. Jako enzym stosuje się peroksydazę roślinną z chrzanu o stosunkowo wysokiej aktywności specyficznej współczynniku RZ = 2.0. Proces polimeryzacji prowadzono przez 12 godzin w temperaturze ok. 15°C.
P r z y k ł a d 9.
Roztwór fenolu i nadtlenku wodoru o stężeniach 0.05 mmoli w 0.1 M buforze octanowym o pH = 5.6 oddzielono błoną dializacyjną od roztworu peroksydazy o stężeniu 0.1 mg w mL w tym samym buforze. Jako enzym stosuje się peroksydazę roślinną z chrzanu o wysokiej aktywności specyficznej współczynniku RZ = 3.0. Proces polimeryzacji prowadzono przez 8 godzin w temperaturze ok. 25°C.

Claims (5)

1. Sposób wytwarzania bio-membran, znamienny tym, że proces polimeryzacji substancji fenolowych zachodzi na granicy dwu roztworów, utworzonej przy pomocy półprzepuszczalnej błony dializacyjnej, tj. na powierzchni półprzepuszczalnej błony dializacyjnej, korzystnie usytuowanej poziomo, przy czym jeden roztwór zawiera enzym peroksydazę, a drugi zawiera substraty tego enzymu.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się peroksydazy roślinne z chrzanu, soi, ziemniaka, o wysokiej aktywności specyficznej RZ = 3.0
3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że peroksydazy roślinne są tylko częściowo oczyszczone RZ = 0.3
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że substratem enzymu są fenole jedno lub wielopierścieniowe, korzystnie zawierające podstawniki o charakterze grup acylowych, aminowych albo karboksylowych.
5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że proces polimeryzacji prowadzi się w roztworach o pH od 3.0 do 9.0, korzystnie w zakresie pH od 5.0 do 7.0, w temperaturze od 0 do 45°C, korzystnie w zakresie 15 do 25°C, przy stężeniach substratu od 0.01 do 50 milimoli, korzystnie w zakresie 0.1 do 5 milimoli.
PL362957A 2003-10-20 2003-10-20 Sposób wytwarzania bio-membran PL204512B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL362957A PL204512B1 (pl) 2003-10-20 2003-10-20 Sposób wytwarzania bio-membran

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL362957A PL204512B1 (pl) 2003-10-20 2003-10-20 Sposób wytwarzania bio-membran

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL362957A1 PL362957A1 (pl) 2005-05-02
PL204512B1 true PL204512B1 (pl) 2010-01-29

Family

ID=35396011

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL362957A PL204512B1 (pl) 2003-10-20 2003-10-20 Sposób wytwarzania bio-membran

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL204512B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL362957A1 (pl) 2005-05-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bell et al. Catalytically Active Hollow Fiber Membranes with Enzyme‐Embedded Metal–Organic Framework Coating
Vitola et al. PVDF membrane biofunctionalization by chemical grafting
Wan et al. Surface engineering of macroporous polypropylene membranes
EP3787780B1 (en) Carbon dioxide separation membrane comprising carbonic anhydrase
Goldhahn et al. Enzyme immobilization inside the porous wood structure: a natural scaffold for continuous-flow biocatalysis
AT505883B1 (de) Oberflächenmodifikation
Dai et al. Nature-inspired mineralization of a wood membrane as a sensitive electrochemical sensing device for in situ recognition of chiral molecules
Nguyen et al. Simple method for immobilization of bio-macromolecules onto membranes of different types
Jiang et al. Poly (vinyl chloride) and poly (ether sulfone)‐g‐poly (ether glycol) methyl ether methacrylate blend membranes with improved ultrafiltration performance and fouling resistance
Lee et al. Facile preparation of robust anti-wetting membrane by simple two-step FeOOH and fluorosilane membrane modification
Widhyahrini et al. The synthesis of sulfonated polyethersulfone (SPES) and the preparation of its membranes as matrix in the immobilization of Candida antarctica lipase B (Cal-B)
Junaidi et al. Utilization of polyphenylene sulfide as an organic additive to enhance gas separation performance in polysulfone membranes
Tarnacki et al. Impact of extra-cellular polymeric substances on the filterability of activated sludge in membrane bioreactors for landfill leachate treatment
Sandu et al. Functionalized bicomponent polymer membranes as supports for covalent immobilization of enzymes
EP3808450A1 (en) Catalytic membranes and applications thereof
Motsa et al. Laccase-coated polyethersulfone membranes for organic matter degradation and removal
Zhang et al. Ionic liquid-triggered charge regulation of polydopamine-based surface for antibacterial nanofiltration
EP1379680A2 (de) Verfahren zur anbindung von biomolekülen an chemisch inerte oberflächen
CN112452155A (zh) 一种高强度聚烯烃微滤膜及其制备方法
Liu et al. Useful method for the spatial localization determination of enzyme (peroxidase) distribution on microfiltration membrane
Abdellaoui et al. Elaboration and Characterization of New Polymeric Membrane Based on Poly (N, N‐Diethyl Aminoethyl Methacrylate), Cellulose Triacetate, and Polysulfone
Ghéczy et al. Performance of a Flow‐Through Enzyme Reactor Prepared from a Silica Monolith and an α‐Poly (D‐Lysine)‐Enzyme Conjugate
ATE307881T1 (de) Methode zur selektiven trennung von blutzellen unter verwendung von lektin
Pirozzi Microenvironmental effect of stabilizing polylectroytes in ultrafiltration membrane enzymatic reactors
Ewa et al. Preparation of sulfonated polysulfone membrane for enzymes immobilisation

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Decisions on the lapse of the protection rights

Effective date: 20061020