RU2445271C2 - Стабилизатор ферментативной активности пероксидазы - Google Patents

Стабилизатор ферментативной активности пероксидазы Download PDF

Info

Publication number
RU2445271C2
RU2445271C2 RU2010105422/10A RU2010105422A RU2445271C2 RU 2445271 C2 RU2445271 C2 RU 2445271C2 RU 2010105422/10 A RU2010105422/10 A RU 2010105422/10A RU 2010105422 A RU2010105422 A RU 2010105422A RU 2445271 C2 RU2445271 C2 RU 2445271C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
activity
stabilizer
enzyme
nanoparticles
enzymatic activity
Prior art date
Application number
RU2010105422/10A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2010105422A (ru
Inventor
Александра Геннадиевна Першина (RU)
Александра Геннадиевна Першина
Алексей Эдуардович Сазонов (RU)
Алексей Эдуардович Сазонов
Лина Викторовна Ефимова (RU)
Лина Викторовна Ефимова
Ольга Александровна Лыткина (RU)
Ольга Александровна Лыткина
Воля Исаевич Итин (RU)
Воля Исаевич Итин
Анна Алексеевна Магаева (RU)
Анна Алексеевна Магаева
Ольга Георгиевна Терехова (RU)
Ольга Георгиевна Терехова
Евгений Петрович Найден (RU)
Евгений Петрович Найден
Original Assignee
Томский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный медицинский университет Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию"
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 Томский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук, Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный медицинский университет Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию" filed Critical Томский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук
Priority to RU2010105422/10A priority Critical patent/RU2445271C2/ru
Publication of RU2010105422A publication Critical patent/RU2010105422A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2445271C2 publication Critical patent/RU2445271C2/ru

Links

Landscapes

  • Enzymes And Modification Thereof (AREA)
  • Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области биохимии. Предложен стабилизатор ферментативной активности пероксидазы. Стабилизатор представляет собой наноразмерные частицы кобальтовой феррошпинели, компоненты которой изменяются в интервале Co0,7±0,05Fe2,3±0,05O4÷Co1±0,05Fe2±0,05O4, суспендированные в натрий-фосфатном буферном растворе в концентрации 0.01-10 мг/мл. Изобретение способствует сохранению 40-42% ферментативной активности пероксидазы в течение 105-255 суток при заданной намагниченности частиц кобальтовой феррошпинели. 2 табл.

Description

Изобретение относится к биологии и медицине и может быть использовано для повышения коэффициента полезного действия ферментов, так как низкая биокаталитическая эффективность ферментов зачастую задерживает развитие крупномасштабных биопроизводств, способных конкурировать с традиционными химическими процессами.
Известны в основном два способа повышения активности и продления срока хранения ферментативных препаратов.
Первый способ относится к обработке ферментативного препарата различными веществами.
Известен способ ферментативной стабилизации органического осадка (SU 1227604, 1986), включающий введение смеси ферментов, содержащих амилазу, протеазу, глюконазу, перемешивание и выдерживание при 25-40°С и рН 5-8 в течение 5-10 часов с последующим разделением на стабилизированный ил и иловую воду, отличающийся тем, что с целью повышения степени стабилизации и уменьшения потребности в ферментах, в смесь осадка и ферментов вводят стабилизатор - комплексообразователь - динатрийгидрогенэтилендиаминтетраацетат.
Основным недостатком стабилизатора является низкая степень стабилизации, в результате необходимо вводить большое количество комплексообразователя в смесь ферментов и проводить термическую обработку.
Известен способ стабилизации водного раствора или суспензии металлопротеазы и стабилизированный водный раствор или суспензия металлопротеазы, отличающийся тем, что в водный раствор или суспензию в качестве стабилизатора вводят N-защищенную аминокислоту (бензилоксикарбониламинокислоту) в молярной концентрации, превышающей более чем в 30-500 и даже 900 раз молярную концентрацию металлопротеазы (RU 2167937, 1996).
Основным недостатком стабилизатора является необходимость большого количества последнего, значительно превышающего молярную концентрацию металлопротеазы. Кроме того, при приготовлении раствора фермента необходимы операции с контролируемыми температурами и два стабилизатора: ионы кальция и аминокислота.
Известны «Stabilized Agueous enzyme compositions», включающие введение в раствор, содержащий водные амилолитические ферменты в качестве стабилизатора, активаторов - водорастворимой кальциевой соли и алифатического гликоля (НО-СНСНО) или пропандиола (US Patent 3819528, 1974).
Основным недостатком этих веществ является низкий уровень стабилизации и активации фермента.
Известен способ стабилизации и активации гидролитических ферментов, в частности амилосубтилина или ксиланазы, включающий введение в качестве стабилизатора водного раствора 5-метилрезорцина в концентрации 0.05-1.0 мГ/мл (предпочтительно 0.5-1 мГ/мл для амилосубтилина и 0.05-0.2 мГ/мл для ксиланазы) и инкубирование полученной смеси при температуре 50°С в течение 10 мин (RU 2238318, 2004).
Основным недостатком технического решения является малое время, в течение которого фермент остается стабильным.
Известны стабилизаторы тетраметилбензол или люминал (в темноте), которые позволяют пероксидазе хрена сохранять ферментативную активность на постоянном уровне в течение 84 дней. Однако при выдерживании на свету через 42 дня их активность падает на 80% и составляет только 20%, кроме того, тетраметилбензол является канцерогеном (Schuetz, Andreas; Winkler Michael; Welleir Michael G; Niessner, Reinhard Proc. SPIE vol.3105, P.332-340, Chemical, Biochemical and environmental Fiber Sensors IX, Robert A. Lieberman; Ed (SPIE Homepage).
Известен способ хранения пероксидазы хрена и глюкооксидазы в присутствии стабилизатора - поливинилового спирта (ПВА), однако он позволяет сохранять активность более 75% только в течение 15 дней, при этом в контроле с Micro-o-Protect (PBSM) сохраняется только 40% (Scott Boyd, Kristy Letcher, Hiroshi Yamazaki Stabilization Effect of Polyvinil Alcohol on Horseradish peroxidase, Glucose oxidase, β-Galactosidase and Alkaline Phosphatase (Biotechnology Techniques, vol.10, №9 (1996), pp.693-698.
Второй способ повышения активности и продления срока хранения основан на иммобилизации фермента на стабилизаторах-носителях различного вида и в ряде случаев дополнительной обработке ферментативного препарата специально подобранными веществами. Улучшение биокаталитической эффективности может быть достигнуто путем управления структурой стабилизатора-носителя фермента.
Известен способ стабилизации протеазы Bacillus SUBTILIS, включающий иммобилизацию препарата на стабилизаторе - специальной целлюлозной матрице - и промывание водным раствором солей органических кислот. Такая обработка существенно увеличивает стабильность препарата при хранении (SU 1597390, 1990).
Основным недостатком стабилизатора является сложность при изготовлении и активировании 2,4,6-трихлор-1,3,5-сим-триазином целлюлозной матрицы.
Известен способ стабилизации фермента инвертазы при иммобилизации. Для этого инвертазу включают в структуру стабилизатора - органического геля (Aziz Tanriseven, Senay Dogan. Immobilization of invertase within calcium alginate gel capsules / Process Biochemistry 2001, 36, pp.1081-1083).
Существенным недостатком стабилизатора являются трудности при изготовлении органических гелевых матриц, цена которых очень высока.
Известен способ иммобилизации группы ферментов, в том числе содержащей инвертазу на стабилизаторах - гранулах активированного угля, покрытых полиаминами. С поверхностью носителя фермент связан ковалентно с помощью специальных сшивающих реагентов (US Patent 4438196, 1984).
Основные недостатки стабилизатора заключаются в сложности, многостадийности и большой трудоемкости его изготовления. Кроме того, сшивающие реагенты способны уменьшать ферментативную активность.
Известен способ приготовления биокатализаторов, при осуществлении которых инвертаза иммобилизована на стабилизаторах - неорганических глинистых носителях (каолин, бентонит) путем адсорбции (FR 2020527, 1970).
Недостатком стабилизатора является малая активность фермента в его присутствии.
Известен биокатализатор для получения инвертного сахара и способ получения инвертного сахара, в котором инвертаза, выделенная из микроскопических грибов или дрожжей, иммобилизована на поверхности стабилизатора - твердого носителя, в качестве которого используют алюмосиликатный носитель в виде пеноматериала, гранул, сотовых монолитов или пеноматериал из нержавеющей стали, или углеродсодержащий материал в виде гранул, сотовых монолитов или волокнистого слоя из углеродных нитей с заданной площадью удельной поверхности и содержанием углерода не менее 0,1 мас.% (RU 2224020, 2003).
Основными недостатками этого технического решения являются трудности, связанные с изготовлением носителя, которое предусматривает, например, осаждение двухвалентного соединения никеля на ячеистый алюмосиликатный пеноматериал, его восстановление в токе водорода до металлического никеля, а затем проведение процесса каталитического пиролиза пропан-бутановой смеси до образования каталитического волокнистого углерода. Сложным является также процесс иммобилизации на стабилизаторе растворимой инвертазы, который проводится в статическом режиме в течение суток при перемешивании, после чего следует процесс промывания биокатализатора.
Известно изобретение «Биокатализатор для инверсии сахарозы, носитель для биокатализатора, способ приготовления биокатализатора и способ инверсии сахарозы», в котором вместо фермента инвертазы используют дрожжевые мембраны с инвертазной активностью не менее 15 ЕА/мг, которые иммобилизуют на гранулированном углеродсодержащем носителе, изготовленном на основе сапропелей и имеющим макропористую структуру со средним диаметром пор 1-2 мкм, объемом пор 1.0-1.6 см3/г и площадью удельной поверхности не менее 80 м2/г (RU 22794751, 2006).
Основным недостатком технического решения является использование сложного и многоступенчатого процесса приготовления стабилизатора-носителя, включающего изготовление гранул, их сушку, карбонизацию и газификацию во вращающемся реакторе при 600°С с последующей активацией при 800°С в атмосфере водяного пара.
Известен биокатализатор, состоящий из глюкоамилазы, иммобилизованной на активированном угле, и способ его приготовления (US Patent №4289853, 1981).
Основным недостатком этого технического решения является сложный многоступенчатый способ изготовления стабилизатора - активированного угля с площадью удельной поверхности 600-1000 м2/г, включающий модификацию поверхности угля обработкой концентрированными кислотами, в основной азотной, последующую выдержку в растворе бифункционального сшивающего агента, затем контактирование с раствором глюкоамилазы. В результате образуется только 10-30% пор, пригодных для размещения молекул фермента и предложенный биокатализатор имеет недостаточно высокие ферментативную активность и стабильность, сохраняя 80% первоначальной активности при хранении в течение месяца при 30°С.
Известно изобретение «Биокатализатор для осахаривания крахмала, способ его приготовления, твердый носитель для иммобилизации глюкоамилазы и способ осахаривания крахмала», в котором фермент глюкоамилаза иммобилизован на твердом носителе - зауглероженном алюмосиликате с углеродным покрытием не менее 1.5 мас.% углерода, при этом носитель имеет площадь удельной поверхности не менее 2 м2/г (RU 2167197, 2001).
Основным недостатком этого технического решения является сложный способ изготовления стабилизатора-носителя на основе зауглероженного алюмосиликата, включающий прокаливание при 900°С, нанесение соединений никеля, восстановление и зауглероживание носителя в процессе пиролиза пропан-бутановой смеси с целью получения структуры из большого числа мезопор заданного размера, в которых должны располагаться молекулы фермента глюкоамилазы. Кроме того, биокаталитическая активность материала, изготовленного в соответствии с предложенным техническим решением, низка, так как использование носителя в виде пеноматериала или сотовых изделий в реакторе с неподвижным слоем катализатора создает застойные зоны, снижающие эффективность катализатора.
Известно изобретение «Биокатализатор для осахаривания декстрина, способ его приготовления и способ осахаривания декстрина», в котором фермент глюкоамилаза иммобилизован на твердом гранулированном углеродном носителе, приготовленном из сажи и обладающим мезопористой структурой со средним размером пор 100-400 Å и объемом пор 0.7-0.9 см3/г (RU 2281328, 2006).
Основным недостатком этого технического решения является сложный процесс изготовления стабилизатора, включающий высокотемпературную карбонизацию и газификацию технического углерода - сажи с последующей активацией водяным паром.
В последние годы в качестве стабилизаторов-носителей для иммобилизации ферментов используют наночастицы, в том числе магнитные. Наночастицы являются практически идеальным средством оптимизации структуры для иммобилизации ферментов, так как они обладают минимальными диффузионными ограничениями и максимальной площадью поверхности на единицу массы, что резко увеличивает возможность нагружения ферментами.
Известен способ иммобилизации алкалинфосфатазы на стабилизаторе - наночастицах оксида железа (Fe2O3) со средним размеров 40 нм в результате карбодиимидной модификации. Ферментативный препарат проявил более высокую стабильность в течение 16 недель, однако его каталитическая активность составила всего 20-40% от исходного уровня (Z.M.Saiyed, S.Sharma, R.Godawat et al. Activity and stability of alkaline phosphatase (ALP) immobilized onto magnetic nanoparticles (Fe2O3). Journal of Biotechnology, 131 (2007), pp.240-244).
Известен способ повышения активности фермента глюкозооксидазы путем его иммобилизации различными методами на стабилизаторе - наноразмерных (9÷13 нм) частицах оксида железа Fe3O4, полученных термическим соосаждением. В результате свободный фермент сохранял биокаталитическую активность в течение малого времени 20 дней (контроль), после активации наночастицами путем ацетилирования - 28 дней, а путем карбоимидирования - 33 дня (Gilles К.Konasci, Joseph Irudayaraj, Gregory McCarty Activity of glucose oxidase functionalized onto magnetic nanoparticles. Biomagnetic Research and Technology 2005, 3:1: http://www.biomagres.com/content/3/1/1).
Подобные результаты получены также для холестеролоксидазы, иммобилизованной на наноразмерных частицах Fe3O4. Свободная холестеролоксидаза через 15 дней хранения теряла свою биокаталитическую активность, а связанная с наночастицами сохраняла в эти сроки 59% активности, а через 30 дней 27% активности, что недостаточно (G.K.Konassi, J.Irudayaraj, G.McCarty. Examination of Cholesterol oxidase attachment to magnetic nanoparticles. Journal of Nanobiotechology, 2005, 3:1).
Известен способ иммобилизации липазы дрожжей путем глуторальной сшивки на стабилизаторе - магнитных наночастицах γ-Fe2O3, средний размер которых составляет 20±10 нм (Ansil Dyal, Katja Loos, Mayumi Noto et al. Activity of Candida Rugosa Lipase Immobilized on γ-Fe2O3 Magnetic Nanoparticles / Journal of the American Chemical Society. 2003, v.125 (7), pp.1684-1685).
Основной недостаток стабилизатора состоит в том, что в результате иммобилизации липаза существенно снижает свою ферментативную активность.
Известен стабилизатор липазы - магнитные наночастицы Fe3O4 со средним диаметром 12.7 нм, при использовании которых активность липазы сохраняется на постоянном уровне в течение 42 суток, в то время как в контроле активность фермента исчезает через 13 дней (Shih-Hung Huang, Min-Hung Liao, Dong-Hwang Chen. Direct Binding and Characterization of lipase onto Magnetic Nanoparticles. Biotechnol. Prog. 2003, v.19, pp.1096-1100).
Основной недостаток стабилизатора - малые сроки сохранения активности, составляющие по нашим данным примерно 20 суток.
Известен способ сохранения ферментативной активности, использующий в качестве стабилизатора наноразмерные (31 нм) полиакриламидные частицы, содержащие пероксидазу хрена и флуоресцентный краситель. Однако при этом фермент сохраняет всего 15% своей активности, что является существенным недостатком стабилизатора (Alan К. Poulsen, Anne Marie Sharff-Poulsen, Lars F. Olsen, Horseradish peroxidase embedded in Polyacrylamide nanoparticles enables detection of reactive oxygen species / Analytical Biochemistry 366 (2007) 29-36.
Известен стабилизатор-матрица из гидратированных наночастиц оксида кремния (Silica) со средним размером 31 нм, иммобилизующий внутри себя фермент пероксидазу хрена (Т.К.Jain, I.Roy, Т.К.De, A.Maitra, Nanometer Silica Particles Encapsulating Active Compounds. A Novel Ceramic Drug Carrier, J.Am. Chem. Soc, 1998, 120 (43), 11092-11095). К сожалению, данные об активности фермента приведены за очень короткое время, равное 15 минутам.
Наиболее близким техническим решением является способ иммобилизации, при котором пероксидаза хрена инкапсулирована стабилизатором - наночастицами золота (R.Kumar, A.N.Maitra, P.K.Patanjali, P.Sharma. Hollow gold nanoparticles encapsulating peroxidase. Biomaterials 26 (2005), 6743-6753). Основными недостатками стабилизатора являются малая величина биокаталитической активности (10%), которую сохраняет фермент, и высокая цена наночастиц из золота.
Целью настоящего изобретения является стабилизация ферментативной активности пероксидазы, а именно увеличение сроков сохранения повышенной биокаталитической активности при заданной намагниченности, в частности, необходимой для магнитного осаждения.
Поставленная цель достигается использованием в качестве стабилизатора ферментативной активности пероксидазы магнитоуправляемых наноразмерных частиц кубической кобальтовой феррошпинели, компоненты которой изменяются в интервале Со0,7±0,05Fe2,3±0,05O4÷Co1±0,05Fe2±0,05O4, суспендированные в натрий-фосфатном буферном растворе в концентрации 0.01-10 мг/мл.
Для получения наноразмерных частиц кобальтовой феррошпинели используют реакцию:
Figure 00000001
В качестве исходных материалов для синтеза применяют реактивы марок Ч, ХЧ и ЧДА. Все они, за исключением карбоната натрия, являются кристаллогидратами. С целью предотвращения нагрева смеси реагентов (см. р.) и агрегации наночастиц дополнительно вводят инертный компонент - хлорид натрия - в соотношениях mсм.р..:mNaCl=1:1; 1:2, 1:4 и 1:5. Полученную смесь герметизируют в закаленных стальных барабанах со стальными шарами диаметром 5 мм. Механохимический синтез проводят в планетарной мельнице МПВ (ускорение 60 g) при соотношении масс порошка и шаров mn:mm=1:20 в течение различного времени (t=5÷60 мин). Полученный продукт промывают на фильтре дистиллированной водой до полного удаления солей и высушивают при комнатной температуре, после чего обрабатывают ультразвуком и центрифугируют (УЗДН-2Т и «Bekman J2-21»).
Фазовый состав, морфологию, дисперсность и параметры структуры наноразмерных порошков определяют с помощью рентгеноструктурного анализа (РСА, установка «Schimadzu XRD-6000», CuKα-излучение) и просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ, прибор ЭМ-125), площадь удельной поверхности (S) - методом тепловой десорбции азота («СОРБИ N 4.1»), химический состав - методом рентгеновского флуоресцентного анализа (РФА, установка «Schimadzu XRF-1800»). Данные рентгеноструктурного анализа обрабатывают, используя программу полнопрофильного анализа POWDER CELL 2,5. Из значений площади удельной поверхности и плотности частиц рассчитывают их средний диаметр.
При исследовании магнитных свойств синтезированной феррошпинели кобальта используют методы анализа температурных зависимостей начальной магнитной проницаемости на частоте 10 кГц, а также кривых намагничивания и их производных, полученных в импульсных магнитных полях напряженностью до 3 Тл по методике, аналогичной описанной В.Ю.Креслиным и Е.П.Найденым (ПТЭ. 2001. №5. С.63).
Исследование конечных продуктов механохимического синтеза показывает, что порошок кобальтовой феррошпинели состоит из наноразмерных сферических частиц со средним диаметром 9.2 нм. Конечный продукт содержит 96-99 об.% феррошпинели кобальта кубической сингонии и небольшое количество аморфной фазы. Площадь удельной поверхности порошка кобальтовой феррошпинели равна 113 м2/г.
Химический состав порошка феррошпинели кобальта при соотношении массы смеси реагентов и массы инертного компонента, равном 1:2, установленный методом рентгенофлуоресцентного анализа, заметно отличается от стехиометрического, и его химическая формула может быть представлена в виде Со0,7±0,05Fe2,3±0,05O4. Увеличение содержания инертного разбавителя в два раза приводит к получению порошков практически стехиометрического состава (Co1±0,05Fe2±0,05O4). Присутствие примесей марганца (~0,14 ат.%) и хрома (0.22-0.38 ат%) вызвано в основном намолом материала мелющих тел - шаров из стали ШХ15. Магнитоуправляемость наноразмерных порошков определяется магнитными свойствами частиц кобальтовой феррошпинели, удельная намагниченность которых в зависимости от состава равна 20-22 Гс·см3/г.
Суспензию частиц нанопорошков феррита кобальта в натрий-фосфатном буфере (рН=7.0) получают методом ультразвуковой дезинтеграции (Bandelin HD2070). К суспензии наночастиц (1 мг/мл) добавляют раствор пероксидазы хрена («Merck», Германия) до конечной концентрации 1 мкМ и инкубируют в течение 24 часов на роторе (Multi RS - 60) при 25°С.
Ферментативную активность определяют по окислению орто-фенилендиамина (1,2-фенилендиамин) перекисью водорода в присутствии пероксидазы хрена (Т.М.Hamilton, A.A.Dobie-Galuska, S.M.Wietstock. The O-Phenylenediamine - Horseradish Peroxidase System: Enzyme Kinetics in the General Chemistry Laboratory // Journal of Chemical Education, vol.76, №5, May 1999; M. Диксон, Э.Уэбб. Ферменты. Пер. с англ. - М.: Мир, 1982. - Т.1. - 392 с). Реакцию проводят при 25°С в 20 мМ натрий-цитратном буфере (рН 5.0). Удельную активность фермента выражают в мкМ/мин продукта на 1 мг фермента.
Для исследования возможных модифицирующих эффектов наночастиц кобальтовой феррошпинели на каталитические свойства пероксидазы хрена измеряют удельную активность при изменении рН среды реакции в интервале от 3.0 до 9.0.
Для исследования изменения активности фермента при хранении исследуемые пробы пероксидазы хранят в термостате при 37°С в течении 255 суток.
Количественное соотношение компонентов в кобальтовой феррошпинели определяется известными условиями механохимического синтеза, изложенными выше. При понижении степени разбавления хлоридом натрия менее 1:2 образуется многофазный продукт, кроме кобальтовой феррошпинели образуется фаза β-FeOOH и другие, состав и свойства такого продукта сложно контролировать. При повышении степени разбавления хлоридом натрия более 1:4 состав кобальтовой шпинели соответствует Co1±0,05Fe2±0,05O4, но существенно снижается выход целевого продукта, что невыгодно.
Для оценки влияния наночастиц кобальтовой феррошпинели на остаточную удельную активность фермента наночастицы вводят в буферный раствор в заданной концентрации и определяют удельную ферментативную активность после хранения в течение различного времени по сравнению с контролем. Измерения удельной активности пероксидазы в присутствии ферримагнитных частиц в интервале рН реакционного буфера 3.0-9.0 показывают, что рН-оптимум реакции окисления орто-фенилендиамина пероксидазой хрена находится при значении рН=5.0 и не сдвигается в присутствии ферримагнитных частиц. Сдвиг рН реакционной среды от оптимального значения в кислую или щелочную область приводит к значительному снижению удельной активности пероксидазы хрена, как в опытной, так и контрольной группах. Поэтому в дальнейшем все измерения удельной активности пероксидазы проводят при рН=5.0.
Концентрационные границы содержания наноразмерных частиц кобальтовой феррошпинели в буферном растворе определяются следующими соображениями. При содержании наночастиц, равном 0.01 мг/мл, заметное отличие от контроля, в качестве которого выбран буферный раствор с ферментом без наночастиц, наблюдается примерно на 43 сутки (табл.1) При такой продолжительности испытания контроль практически полностью теряет свою ферментативную активность, а раствор с наночастицами сохраняет 22% ферментативной активности вплоть до 69 суток, после чего эксперимент прекращают. Такой же результат был получен при содержании наночастиц в буферном растворе, равном 10 мг/мл (табл.1). Снижение и повышение концентрации наночастиц в растворе до 0.005 мг/мл и 12 мг/мл соответственно существенно не изменяет эти результаты (табл.1), поэтому значения 0.01 и 10 мг/мл были приняты за граничные концентрации.
Поскольку концентрация наночастиц кобальтовой шпинели в буферном растворе, равная 1 мг/мл, является оптимальной и позволяет ферменту сохранить высокую активность через 69 суток, оценку максимальных сроков сохранения активности проводят при указанной концентрации, а измерения удельной ферментативной активности проводят вплоть до 255 суток.
Установлено, что остаточная удельная активность фермента при хранении в течение 105-255 суток составляет примерно 40-42% и не имеет тенденции к снижению (табл.2). При этом в контроле фермент теряет свою активность на 43 сутки (табл.2).
Использование кобальтовой феррошпинели в выбранных экспериментальным путем границах содержания основных элементов и ее концентрации в буферном растворе обеспечивает достаточно высокий уровень стабилизации ферментативной активности пероксидазы и сроки хранения, существенно превышающие таковые для свободной периксидазы и пероксидазы с наночастицами золота.
Таблица 1
Влияние концентраций наночастиц Co0,7±0,05Fe2,3±0,05O4 на стабильность пероксидазы хрена при хранении при 37°С
Концентрация Co0,7±0,05Fe2,3±0,05O4, мг/мл Остаточная удельная активность фермента при хранении, %
Количество суток
1 сутки 12 суток 25 сутки 43 сутки 69 сутки
12 75 72 72 48 20
10 80 75 76 51 22
1 90 93 93 78 60
0.1 91 84 67 33 32
0.01 93 72 40 22 22
0.005 96 80 63 10 0
0 (контроль) 100 83 66 3 0
Таблица 2
Влияние наночастиц кобальтовой феррошпинели на ферментативную активность пероксидазы хрена при хранении (Т=37°С, концентрация в буферном растворе 1 мг/мл)
Сорт наночастиц Остаточная удельная активность фермента при хранении, %
Количество суток
1 12 15 23 25 38 43 48 59 69 71 83 107 182 210 226 255
Co0,7±0,05Fe2,3±0,05O4 90 93 94 94 93 80 78 73 69 60 56 51 42 43 42 42 40
Co1±0,05Fe2±0,05O4 92 93 94 93 93 81 76 74 71 58 56 52 43 44 43 42 42
Контроль 100 90 79 71 22 0 0 0 0 0

Claims (1)

  1. Стабилизатор ферментативной активности пероксидазы, представляющий собой наноразмерные частицы кобальтовой феррошпинели, компоненты которой изменяются в интервале Co0,7±0,05Fe2,3±0,05O4÷Co1±0,05Fe2±0,05O4, суспендированные в натрий-фосфатном буферном растворе в концентрации 0.01-10 мг/мл.
RU2010105422/10A 2010-02-15 2010-02-15 Стабилизатор ферментативной активности пероксидазы RU2445271C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010105422/10A RU2445271C2 (ru) 2010-02-15 2010-02-15 Стабилизатор ферментативной активности пероксидазы

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010105422/10A RU2445271C2 (ru) 2010-02-15 2010-02-15 Стабилизатор ферментативной активности пероксидазы

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010105422A RU2010105422A (ru) 2011-08-20
RU2445271C2 true RU2445271C2 (ru) 2012-03-20

Family

ID=44755527

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010105422/10A RU2445271C2 (ru) 2010-02-15 2010-02-15 Стабилизатор ферментативной активности пероксидазы

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2445271C2 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2545393C1 (ru) * 2013-10-29 2015-03-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Томский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук (ТНЦ СО РАН) НАНОРАЗМЕРНЫЙ СОРБЕНТ ДЛЯ СОРБЦИИ ШТАММОВ АЭРОБНЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ Micrococcus albus И Pseudomonas putida

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2005784C1 (ru) * 1990-06-05 1994-01-15 Ставропольский сельскохозяйственный институт Способ получения иммобилизованной пероксидазы

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2005784C1 (ru) * 1990-06-05 1994-01-15 Ставропольский сельскохозяйственный институт Способ получения иммобилизованной пероксидазы

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HUANG S.-H., LIAO М.-Н., CHEN D.-H. Direct Binding and Characterization of lipase onto Magnetic Nanoparticles // Biotechnol. Prog. 2003, v.19, №3, pp.1096-1100. KUMAR R., MAITRA A.N., PATANJALI P.K, SHARMA P. Hollow gold nanoparticles encapsulating peroxidase. Biomaterials. 26 (2005), 6743-6753. *
KIBA N. et al. Flow-through Micro Sensor Using Immobilized Peroxidase with Chemiluminometric FIA System for Detemining Hydrogen Peroxide // Analytical Sciences, v.19, №6, 2003, pp.823-827. КОСТЫЛЕВА Е.В. и др. Механохимический синтез, свойства и применение в медицине наноразмерных ферримагнитных оксидных материалов // Физика и химия наноматериалов: сб. материалов 2-й Междунар. шк.-конф. молодых ученых, Томск, Россия, 12-16 окт. 2009 г. - Томск: ТМЛ-Пресс, 2009. - С.359-363. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2545393C1 (ru) * 2013-10-29 2015-03-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Томский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук (ТНЦ СО РАН) НАНОРАЗМЕРНЫЙ СОРБЕНТ ДЛЯ СОРБЦИИ ШТАММОВ АЭРОБНЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ Micrococcus albus И Pseudomonas putida

Also Published As

Publication number Publication date
RU2010105422A (ru) 2011-08-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Poorakbar et al. Synthesis of magnetic gold mesoporous silica nanoparticles core shell for cellulase enzyme immobilization: improvement of enzymatic activity and thermal stability
Li et al. Self-assembly of activated lipase hybrid nanoflowers with superior activity and enhanced stability
Cui et al. Optimization protocols and improved strategies for metal-organic frameworks for immobilizing enzymes: Current development and future challenges
Netto et al. Superparamagnetic nanoparticles as versatile carriers and supporting materials for enzymes
Ren et al. Synthesis of magnetic nanoflower immobilized lipase and its continuous catalytic application
Kumar et al. Immobilization of xylanase using a protein-inorganic hybrid system
Almulaiky et al. Hydroxyapatite-decorated ZrO2 for α-amylase immobilization: Toward the enhancement of enzyme stability and reusability
Li et al. The influence of synthesis conditions on enzymatic activity of enzyme-inorganic hybrid nanoflowers
Kim et al. Biocompatible cellulose nanocrystals as supports to immobilize lipase
EP0158909A2 (en) Immobilized enzymes, processes for preparing same and use thereof
Coutinho et al. Nanoimmobilization of β-glucosidase onto hydroxyapatite
Shang et al. Immobilization of Candida rugosa lipase on ZnO nanowires/macroporous silica composites for biocatalytic synthesis of phytosterol esters
Ren et al. Multiscale immobilized lipase for rapid separation and continuous catalysis
Myung et al. Recyclable cellulose-containing magnetic nanoparticles: immobilization of cellulose-binding module-tagged proteins and a synthetic metabolon featuring substrate channeling
Wang et al. Improving the stability and reusability of dextranase by immobilization on polyethylenimine modified magnetic particles
Farhadi et al. Immobilization of Lepidium draba peroxidase on a novel Zn-MOF nanostructure
US20170314008A1 (en) Enzyme immobilization using iron oxide yolk-shell nanostructure
Zynek et al. Screening of porous and cellular materials for covalent immobilisation of Agaricus bisporus tyrosinase
Miao et al. Effects of pore size and crosslinking methods on the immobilization of myoglobin in SBA-15
Putra et al. Nanocellulose and natural deep eutectic solvent as potential biocatalyst system toward enzyme immobilization
Almulaiky Polyester fabric modification by chemical treatment to enhancing the β-glucosidase immobilization
Kawachi et al. Enzyme encapsulation in silica gel prepared by polylysine and its catalytic activity
CN106867955B (zh) 一种提高微生物表面展示的有机磷水解酶的活性及稳定性的方法
RU2445271C2 (ru) Стабилизатор ферментативной активности пероксидазы
Karaca Açarı et al. Immobilization of α-amylase onto quantum dots prepared from Hypericum perforatum L. flowers and Hypericum capitatum seeds: its physicochemical and biochemical characterization

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170216