RU2551317C2 - Method of immobilisation of chymotrypsin on nanoparticles of selenium or silver - Google Patents

Method of immobilisation of chymotrypsin on nanoparticles of selenium or silver Download PDF

Info

Publication number
RU2551317C2
RU2551317C2 RU2013115859/10A RU2013115859A RU2551317C2 RU 2551317 C2 RU2551317 C2 RU 2551317C2 RU 2013115859/10 A RU2013115859/10 A RU 2013115859/10A RU 2013115859 A RU2013115859 A RU 2013115859A RU 2551317 C2 RU2551317 C2 RU 2551317C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
solution
chymotrypsin
enzyme
concentration
nanoparticles
Prior art date
Application number
RU2013115859/10A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013115859A (en
Inventor
Дмитрий Юрьевич Ершов
Людмила Николаевна Боровикова
Альберт Иванович Киппер
Олег Александрович Писарев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокомолекулярных соединений Российской академии наук
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 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокомолекулярных соединений Российской академии наук filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокомолекулярных соединений Российской академии наук
Priority to RU2013115859/10A priority Critical patent/RU2551317C2/en
Publication of RU2013115859A publication Critical patent/RU2013115859A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2551317C2 publication Critical patent/RU2551317C2/en

Links

Landscapes

  • Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
  • Enzymes And Modification Thereof (AREA)
  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: biotechnology.
SUBSTANCE: method of immobilisation of chymotrypsin on nanoparticles of selenium or silver is proposed. The solution of chymotrypsin at a concentration of from 1·10-3 to 1 wt % is added the solution of selenious acid in the concentration range of 1.3·10-4-1.5 wt % or silver nitrate in the concentration range of 1·10-4-1 wt %. Then ascorbic acid is added to the reaction medium in the concentration of 1·10-3-0.7 wt % or solution of sodium borohydride in a concentration of from 0.01 to 0.6 wt %. The solution is stirred and left to complete the reaction. The process is carried out at a temperature of from 0 to 50°C.
EFFECT: method enables to obtain a stable enzyme-colloidal complex and maintain in it over 90 percent of chymotrypsin activity in a broad pH range, and to increase the catalytic activity of nanocomplexes in certain pH ranges higher than the activity of native chymotrypsin at optimum point.
3 tbl, 3 ex

Description

Изобретение относится к области биоорганической химии, биотехнологии и нанохимии, конкретно к разработке способов иммобилизации ферментов, обеспечивающих сохранение стабильности их молекул, а также повышение специфической ферментативной активности.The invention relates to the field of bioorganic chemistry, biotechnology and nanochemistry, specifically to the development of methods for immobilizing enzymes that ensure the stability of their molecules, as well as increasing specific enzymatic activity.

Иммобилизованные ферменты обладают рядом преимуществ перед нативными: непрерывность проведения ферментативного процесса с возможностью регулирования скорости катализируемой реакции и выхода продукта; направленное изменение свойств фермента (специфичность, зависимость каталитической активности от рН и других параметров среды, стабильность к денатурирующим воздействиям); возможность регулирования каталитической активности иммобилизованных ферментов путем изменения свойств носителя.Immobilized enzymes have several advantages over native ones: the continuity of the enzymatic process with the ability to control the rate of the catalyzed reaction and product yield; directed change in the properties of the enzyme (specificity, dependence of catalytic activity on pH and other environmental parameters, stability to denaturing effects); the ability to regulate the catalytic activity of immobilized enzymes by changing the properties of the carrier.

В данной области известно большое число технических решений, среди которых наибольшее распространение получили химические и физические способы иммобилизации.In this area there are a large number of technical solutions, among which the most widespread are the chemical and physical methods of immobilization.

Химический способ иммобилизации заключатся в ковалентном связывании биомолекул с предварительно активированным носителем, модифицированным реакционно-способными функциональными группами (амино-, азидо-, карбоксильные, гидроксильные и др.).The chemical method of immobilization consists in the covalent binding of biomolecules with a preactivated carrier modified with reactive functional groups (amino, azido, carboxyl, hydroxyl, etc.).

Физический способ иммобилизации заключается в адсорбции фермента на твердом носителе (чаще всего полимерном) за счет физических сил (ион-ионных, гидрофобных, водородных связей и т.д).The physical method of immobilization consists in the adsorption of the enzyme on a solid support (most often polymeric) due to physical forces (ion-ion, hydrophobic, hydrogen bonds, etc.).

Известен также способ получения иммобилизованного протеолитического фермента (RU №1041567, МПК C12N 11/10, 15.09.1983), предусматривающий растворение содержащего альдегидные группы носителя в буферном растворе и последующее присоединение протеолитического фермента. В качестве носителя используют ксилоуронид, растворенный в 0,1 М трисоксиметиламинометановом буфере (рН 8,5), а присоединение фермента осуществляют при соотношении носитель-фермент 1:1. К основным недостаткам данного способа относятся следующие: дефицитный и дорогостоящий носитель - ксилоуронид, низкая стабильность целевого продукта, необходимость хранения препарата при низкой температуре (0-4°C).There is also known a method of obtaining an immobilized proteolytic enzyme (RU No. 1041567, IPC C12N 11/10, 09/15/1983), comprising dissolving the carrier containing aldehyde groups of the carrier in a buffer solution and subsequent addition of the proteolytic enzyme. As the carrier, xyluronide is used, dissolved in 0.1 M trisoxymethylaminomethane methane buffer (pH 8.5), and the addition of the enzyme is carried out at a carrier-enzyme ratio of 1: 1. The main disadvantages of this method include the following: a scarce and expensive carrier - xyluronide, low stability of the target product, the need to store the drug at a low temperature (0-4 ° C).

Известен также физический способ иммобилизации ферментов (RU 2167197, МПК C12N 11/14, С12Р 19/02, 20.05.2001), описывающий композит для осахаривания крахмала, включающий фермент глюкоамилазу и твердый носитель, на поверхности которого иммобилизована глюкоамилаза, носителем является зауглероженный алюмосиликат, который имеет удельную поверхность не менее 2 м2/г и выполнен в форме гранул, сотовых монолитов или пеноматериала. При этом носитель готовят способом, который позволяет усилить адсорбционные свойства зауглероженного алюмосиликата. При приготовлении носителя на исходный алюмосиликат с удельной поверхностью 0,1-24 м2/г наносят никель. Затем проводят пиролиз пропан-бутановой смеси в присутствии данного носителя, в результате чего получают зауглероженный алюмосиликат, удельная поверхность которого в несколько раз превышает удельную поверхность исходного алюмосиликата. Приготовленный таким образом носитель имеет структуру, содержащую большое количество мезопор, пригодных по размеру для сорбции в них молекул фермента. Иммобилизация глюкоамилазы заключается в проведении процесса ее физической адсорбции на поверхности полученного носителя. Физическая адсорбция осуществляется путем погружения носителя в водный раствор фермента и выдерживания его в течение 6 часов при периодическом перемешивании.There is also a physical method for immobilizing enzymes (RU 2167197, IPC C12N 11/14, С12Р 19/02, 05/20/2001), which describes a composite for saccharification of starch, including the glucoamylase enzyme and a solid carrier on the surface of which glucoamylase is immobilized, the carrier is carbonized aluminosilicate which has a specific surface area of at least 2 m 2 / g and is made in the form of granules, honeycomb monoliths or foam. In this case, the carrier is prepared in a way that allows you to enhance the adsorption properties of carbonized aluminosilicate. When preparing the carrier, nickel is applied to the starting aluminosilicate with a specific surface area of 0.1-24 m 2 / g. Then the pyrolysis of the propane-butane mixture is carried out in the presence of this carrier, whereby a carbonized aluminosilicate is obtained, the specific surface of which is several times higher than the specific surface of the starting aluminosilicate. The support prepared in this way has a structure containing a large number of mesopores suitable in size for sorption of enzyme molecules in them. The immobilization of glucoamylase consists in carrying out the process of its physical adsorption on the surface of the obtained carrier. Physical adsorption is carried out by immersing the carrier in an aqueous solution of the enzyme and keeping it for 6 hours with periodic stirring.

Недостатки данного изобретения связаны с многостадийностью технологического процесса, с использованием пиролиза для нанесения слоя пористого углерода на поверхность носителя, что связано с высокими энергетическими затратами и большим расходом органических веществ (пропан-бутан). Кроме того, в результате сорбции иммобилизованный фермент имеет невысокую активность -50-80%(от активности свободного фермента).The disadvantages of this invention are associated with a multi-stage process, using pyrolysis to apply a layer of porous carbon on the surface of the carrier, which is associated with high energy costs and high consumption of organic substances (propane-butane). In addition, as a result of sorption, the immobilized enzyme has a low activity of -50-80% (of the activity of the free enzyme).

Наиболее близким техническим решением является способ иммобилизации L-фенилалани-аммоний-лиазы на магнитных наночастицах (см. пат. РФ №RU 2460790, МПК С12Р 19/04, B01D 15/38, С07С 31/10, 10.09.2012), заключающийся в использования в качестве носителя для иммобилизации магнитных наночастиц, представляющих собой оксиды металлов. Иммобилизация фермента на наночастицах реализуется через предварительную модификацию их поверхности. На первом этапе осуществляется получение магнитных наночастиц, содержащих на поверхности электрофильные сложноэфирные группы, путем взаимодействия полиметилметакрилата, соответствующего хлорида металла и диэтиленгликоля. Вторая стадия заключается в формировании на поверхности наночастиц слоя аминопропилтриэтоксисисилана за счет протекания реакции аминолиза электрофильных фрагментов носителя. Полученные наночастицы служат для последующей иммобилизации ферментов с использованием 1-этил-3-(3-диметиламинопропил) карбодиимида.The closest technical solution is the method of immobilization of L-phenylalanine-ammonium lyase on magnetic nanoparticles (see US Pat. RF No. RU 2460790, IPC СРР 19/04, B01D 15/38, С07С 31/10, 09/10/2012), which consists in use as a carrier for immobilization of magnetic nanoparticles, which are metal oxides. The immobilization of the enzyme on nanoparticles is realized through a preliminary modification of their surface. At the first stage, magnetic nanoparticles containing electrophilic ester groups on the surface are obtained by reacting polymethyl methacrylate, the corresponding metal chloride, and diethylene glycol. The second stage consists in the formation of a layer of aminopropyltriethoxysysilane on the surface of nanoparticles due to the aminolysis of electrophilic fragments of the carrier. The obtained nanoparticles serve for subsequent immobilization of enzymes using 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide.

Существенными и очевидными недостатками описанного способа являются многостадийность, необходимость в ресуспензировании наночастиц, полученных на первой стадии, проведение дополнительной модификации поверхности и последующей химической иммобилизации фермента на поверхность наночастиц, что подразумевает использование дополнительных реагентов и усложняет процесс. Кроме того, химическая иммобилизация существенно влияет на конформацию фермента, что понижает его каталитическую активность. Иммобилизованный фермент сохранял лишь от 64% до 75% от его активности в свободном состоянии в узком интервале рН от 7,5 до 9,0.Significant and obvious disadvantages of the described method are multi-stage, the need for resuspension of the nanoparticles obtained in the first stage, additional surface modification and subsequent chemical immobilization of the enzyme on the surface of the nanoparticles, which implies the use of additional reagents and complicates the process. In addition, chemical immobilization significantly affects the conformation of the enzyme, which reduces its catalytic activity. The immobilized enzyme retained only 64% to 75% of its activity in the free state in a narrow pH range from 7.5 to 9.0.

Технической задачей и положительным результатом заявляемого изобретения является разработка одностадийного способа иммобилизации различных ферментов на наночастицах различной природы, результатом которого является получение стабильного во времени коллоидного раствора нанокомплекса, ферментативная активность которого сравнима или превышает активность свободного фермента в широком диапазоне рН и не обладающего недостатками заявленного прототипа.The technical task and a positive result of the claimed invention is the development of a one-stage method of immobilization of various enzymes on nanoparticles of various nature, the result of which is to obtain a stable colloidal solution of the nanocomplex in time, the enzymatic activity of which is comparable to or exceeds the activity of a free enzyme in a wide pH range and without the disadvantages of the claimed prototype.

Сущность изобретения заключается в разработке способа иммобилизации ферментов (в частности, химотрипсина) на наночастицах биогенных элементов (например - селена и серебра).The essence of the invention lies in the development of a method of immobilization of enzymes (in particular, chymotrypsin) on nanoparticles of nutrients (for example, selenium and silver).

Указанная задача и результат в изобретении достигается проведением окислительно-восстановительной реакции в присутствии раствора фермента, предназначенного для иммобилизации, например - химотрипсина, в ходе которой образуются наночастицы с адсорбированным ферментом. К раствору фермента, концентрация которого может варьироваться от 0,001 до 1 масс.% добавляют раствор окислителя, например, селенистой кислоты (H2SeO3) в интервале концентраций 1,3·10-4-1,5 масс.% или нитрата серебра (AgNO3) в интервале концентраций 1·10-4-1 масс.%. Затем в реакционную среду вводят восстановители, например, аскорбиновую кислоту (от 1·10-3-0,7 масс.%) или раствор борогидрида натрия (от 0,01 до 0,6 масс.%). Процесс ведут при температуре от 0 до 50°C. Растворы перемешивают и оставляют для завершения реакции. По окончанию реакции получаются стабильные растворы наночастиц с иммобилизованными на их поверхности ферментами за счет сил физической адсорбции.The specified task and result in the invention is achieved by carrying out a redox reaction in the presence of an enzyme solution intended for immobilization, for example, chymotrypsin, during which nanoparticles with an adsorbed enzyme are formed. An oxidizing solution, for example, selenic acid (H 2 SeO 3 ) in the concentration range 1.3 · 10 -4 -1.5 wt.% Or silver nitrate, is added to the enzyme solution, the concentration of which can vary from 0.001 to 1 wt.% ( AgNO 3 ) in the concentration range of 1 · 10 -4 -1 wt.%. Then, reducing agents, for example, ascorbic acid (from 1 · 10 -3 -0.7 mass%) or a solution of sodium borohydride (from 0.01 to 0.6 mass%), are introduced into the reaction medium. The process is carried out at a temperature of from 0 to 50 ° C. The solutions are stirred and left to complete the reaction. At the end of the reaction, stable solutions of nanoparticles with enzymes immobilized on their surface are obtained due to the forces of physical adsorption.

Отличительными признаками предлагаемого способа являются указанные выше; предлагаемый способ иммобилизации ферментов имеет очевидные преимущества перед прототипом.Distinctive features of the proposed method are the above; the proposed method of immobilization of enzymes has obvious advantages over the prototype.

Анализ известного уровня техники не позволил найти опубликованные решения, в которых была бы использована вся совокупность существенных признаков заявленного способа. Это свидетельствует о соответствии способа изобретению по условиям патентоспособности как «новизна» и «изобретательский уровень».The analysis of the prior art did not allow to find published solutions in which the entire set of essential features of the claimed method would be used. This indicates the conformity of the method of the invention under the conditions of patentability as "novelty" and "inventive step".

При выявлении существенности новизны признаков было получено следующее.In identifying the materiality of the novelty of the features, the following was obtained.

Каталитическая активность фермент-коллоидного комплекса сохраняется практически на уровне свободного фермента или превышает таковую.The catalytic activity of the enzyme-colloidal complex remains almost at the level of the free enzyme or exceeds that.

Иммобилизованный таким способом фермент проявляет более высокую каталитическую активность в более широком диапазоне рН, в том числе и в неоптимальных интервалах для нативного фермента, в отличие от прототипа.The enzyme immobilized in this way exhibits higher catalytic activity in a wider pH range, including non-optimal ranges for the native enzyme, in contrast to the prototype.

Способ позволяет иммобилизовать фермент на наночастицах различной природы, совмещая в одном препарате как каталитические свойства фермента, так и собственную биологическую активность матрицы-носителя.The method allows the enzyme to be immobilized on nanoparticles of various nature, combining in one preparation both the catalytic properties of the enzyme and its own biological activity of the carrier matrix.

Предложенный способ иммобилизации - одностадийный и легко реализуем в технологическом отношении.The proposed method of immobilization is a one-stage process and is easily implemented technologically.

Способ иммобилизации фермента по своей природе физический и не требует траты дополнительных химических агентов или предварительной модификации поверхности частицы.The method of immobilizing the enzyme is physical in nature and does not require the expenditure of additional chemical agents or preliminary modification of the particle surface.

Нанокомплексы проявляют стабильность до 1 года.Nanocomplexes exhibit stability up to 1 year.

Выбранные интервалы концентраций прекурсоров и восстановителей обусловлены тем, что при больших значениях концентраций реагирующих веществ (более 1,5 масс.% H2SeO3 и 1 масс.% AgNO3) образуются агрегативно неустойчивые растворы нанокомплексов с низкой ферментативной активностью. При низких значениях концентрации (менее 1,3·10-4 масс.% H2SeO3 и 1·10-4 масс.%) AgNO3) остается большое количество свободного фермента и повышения ферментативной активности не наблюдается.The selected concentration ranges of precursors and reducing agents are due to the fact that aggregate unstable solutions of nanocomplexes with low enzymatic activity are formed at high concentrations of reacting substances (more than 1.5 wt.% H 2 SeO 3 and 1 wt.% AgNO 3 ). At low concentrations (less than 1.3 · 10 -4 wt.% H 2 SeO 3 and 1 · 10 -4 wt.%) AgNO 3 ) a large amount of free enzyme remains and no increase in enzymatic activity is observed.

Изменением соотношения концентрации фермента и наночастиц можно регулировать их размер и ферментативную активность.By changing the ratio of the concentration of the enzyme and nanoparticles, their size and enzymatic activity can be regulated.

Изменяя количество восстановителя можно менять размеры получаемых нанокомплексов.By changing the amount of reducing agent, it is possible to change the sizes of the resulting nanocomplexes.

Полученный нанокомплекс позволяет комбинировать в одном препарате различные свойства, связанные как с природой наночастиц (антимикробные, антиоксидантные, противовоспалительные, антиканцерогенные, детоксицирующие), так и со свойствами ферментов (каталитическая активность, субстратная специфичность, сопряженные ферментативные реакции).The obtained nanocomplex allows combining in one preparation various properties related to both the nature of nanoparticles (antimicrobial, antioxidant, anti-inflammatory, anticarcinogenic, detoxifying) and the properties of enzymes (catalytic activity, substrate specificity, coupled enzymatic reactions).

Иммобилизованный фермент показывает более высокую протеолитическую активность или во всем диапазоне рН или на отдельных участках рН профиля.The immobilized enzyme exhibits a higher proteolytic activity either in the entire pH range or in individual sections of the pH profile.

Для доказательства соответствия заявленного решения условию патентоспособности «промышленная применимость» и для лучшего понимания сущности заявленного изобретения приводятся примеры конкретного исполнения для химотрипсина на наночастицах селена и серебра.To prove the conformity of the claimed solution to the condition of patentability “industrial applicability” and to better understand the essence of the claimed invention, examples of specific performance for chymotrypsin on selenium and silver nanoparticles are given.

Пример 1. Для иммобилизации химотрипсина на наночастицах селена Example 1. To immobilize chymotrypsin on selenium nanoparticles

В плоскодонную колбу на 30 мл помещают 0,5 мл 0,2% раствора химотрипсина (XT), прибавляют 7,5 мл дистиллированной воды, затем при перемешивании на магнитной мешалке добавляют 1 мл 0,013М селенистой кислоты (H2SeO3) и после перемешивания в течение 10 мин добавляют в качестве восстановителя аскорбиновую кислоту (C6H8O6) 1 мл 0,025М. Продолжают перемешивать еще 5 мин и затем оставляют до завершения реакции (24 часа) при комнатной температуре. Полученный молекулярный раствор имеет характерный красновато-оранжевый цвет, рН раствора 3,2. Раствор устойчив до 1 года. Нанокомплекс селен-химотрипсин показывает более высокую протеолитическую активность по сравнению с чистым ферментом в широком диапазоне рН.0.5 ml of a 0.2% solution of chymotrypsin (XT) is placed in a 30-ml flat-bottomed flask, 7.5 ml of distilled water are added, then 1 ml of 0.013 M selenic acid (H 2 SeO 3 ) is added with stirring on a magnetic stirrer, and after stirring for 10 min, ascorbic acid (C 6 H 8 O 6 ) 1 ml of 0.025 M is added as a reducing agent. Stirring is continued for another 5 minutes and then left to complete the reaction (24 hours) at room temperature. The resulting molecular solution has a characteristic reddish-orange color, the pH of the solution is 3.2. The solution is stable up to 1 year. The selenium-chymotrypsin nanocomplex shows a higher proteolytic activity compared to a pure enzyme in a wide pH range.

Figure 00000001
Figure 00000001

Пример 2. Для иммобилизации химотрипсина на наночастицах серебра Example 2. To immobilize chymotrypsin on silver nanoparticles

В плоскодонную колбу на 30 мл помещают навеску боргидрида натрия (NaBH4) 0,011 г, помещают колбу и добавляют 10 мл дистиллированной воды. Растворенный NaBH4 выдерживается 30-40 мин. Одновременно в колбу на 50 мл вводится 5 мл 0,1% раствора XT и 1 мл 0,02% раствора азотнокислого серебра (AgNO3). Смесь перемешивается круговыми движениями колбы в кристаллизаторе со льдом и остается в нем 30-40 минут. После выравнивания температуры в колбу с XT и азотнокислым серебром вводится 4 мл приготовленного раствора. Начинается бурная реакция, реакционная колба остается во льду в течении 1 часа, а затем помещается в холодильник на 18-24 часа. В результате реакции получается раствор черного цвета, рН которого 10,4. Раствор стабилен от 1 месяца до 1 года.0.011 g of sodium borohydride (NaBH 4 ) was placed in a 30 ml flat-bottomed flask, a flask was placed, and 10 ml of distilled water was added. Dissolved NaBH 4 is aged 30-40 minutes. At the same time, 5 ml of a 0.1% solution of XT and 1 ml of a 0.02% solution of silver nitrate (AgNO 3 ) are introduced into a 50 ml flask. The mixture is mixed in a circular motion of the flask in a mold with ice and remains in it for 30-40 minutes. After the temperature is equalized, 4 ml of the prepared solution is introduced into the flask with XT and silver nitrate. A violent reaction begins, the reaction flask remains in ice for 1 hour, and then placed in the refrigerator for 18-24 hours. As a result of the reaction, a black solution is obtained whose pH is 10.4. The solution is stable from 1 month to 1 year.

Figure 00000002
Figure 00000002

В результате применения способа получают препараты, позволяющие эффективно сохранить каталитические свойства фермента - более 90% или значительно их превысить по сравнению со свободным ферментом. Фермент-коллоидный комплекс проявляет высокую активность в широком диапазоне рН. Способ позволяет проводить иммобилизацию на наночастицах, обладающих собственной биологической активностью и различных по природе. Весь процесс одностадийный и легко реализуем в технологическом отношении.As a result of the application of the method, preparations are obtained that effectively preserve the catalytic properties of the enzyme — more than 90% or significantly exceed them in comparison with the free enzyme. The enzyme colloidal complex exhibits high activity in a wide pH range. The method allows immobilization on nanoparticles with their own biological activity and various in nature. The whole process is one-stage and is easily implemented technologically.

Пример Example

Для иммобилизации химотрипсина на наночастицах селена при 50°C в плоскодонную колбу на 30 мл помещают 0,5 мл 0,2% раствора химотрипсина (XT), прибавляют 7,5 мл дистиллированной воды, затем при перемешивании на магнитной мешалке добавляют 1 мл 0,013М селенистой кислоты (H2SeO3) и после перемешивания в течении 10 мин колбу помещают в термостат, нагретый до 50°C, или на водяную баню при той же температуре. После выдерживания реакционной колбы в термостате в течение 30-45 мин (когда температура в ней станет равна 50°C) добавляют в качестве восстановителя аскорбиновую кислоту (C6H8O6) 1 мл 0,025М. Продолжают перемешивать еще 5 мин и затем оставляют до завершения реакции (24 часа) в термостате при температуре 50°C. Полученный молекулярный раствор имеет характерный красный цвет, рН раствора 3,2. Раствор устойчив до 1 года. Нанокомплекс селен-химотрипсин показывает более высокую протеолитическую активность по сравнению с чистым ферментом в широком диапазоне рН.To immobilize chymotrypsin on selenium nanoparticles at 50 ° C, 0.5 ml of a 0.2% solution of chymotrypsin (XT) is placed in a 30 ml flat-bottomed flask, 7.5 ml of distilled water are added, then 1 ml of 0.013 M is added with stirring on a magnetic stirrer. selenic acid (H 2 SeO 3 ) and after stirring for 10 min the flask is placed in a thermostat heated to 50 ° C, or in a water bath at the same temperature. After keeping the reaction flask in the thermostat for 30-45 min (when the temperature in it becomes 50 ° C), ascorbic acid (C 6 H 8 O 6 ) 1 ml of 0.025 M is added as a reducing agent. Stirring is continued for another 5 minutes and then left until completion of the reaction (24 hours) in a thermostat at a temperature of 50 ° C. The resulting molecular solution has a characteristic red color, the pH of the solution is 3.2. The solution is stable up to 1 year. The selenium-chymotrypsin nanocomplex shows a higher proteolytic activity compared to a pure enzyme in a wide pH range.

Figure 00000003
Figure 00000003

Claims (1)

Способ иммобилизации химотрипсина на наночастицах селена или серебра, характеризующийся тем, что ведут образование нанокомплексов окислительно-восстановительной реакцией в присутствии раствора фермента следующим образом: к раствору фермента - химотрипсина с концентрацией от 1·10-3 до 1 мас.% добавляют раствор селенистой кислоты (H2SeO3) в интервале концентраций 1,3·10-4 - 1,5 мас.% или нитрата серебра (AgNO3) в интервале концентраций 1·10-4 - 1 мас.%; затем в реакционную среду вводят восстановители: аскорбиновую кислоту в концентрации от 1·10-3 - 0,7 мас.% или раствор борогидрида натрия в концентрации от 0,01 до 0,6 мас.%; процесс ведут при температуре от 0 до 50°C, раствор перемешивают и оставляют для завершения реакции. A method of immobilizing chymotrypsin on selenium or silver nanoparticles, characterized in that the nanocomplexes are formed by a redox reaction in the presence of an enzyme solution as follows: a solution of selenic acid is added to a solution of the enzyme - chymotrypsin with a concentration of 1 × 10 -3 to 1 wt.% ( H 2 SeO 3 ) in the range of concentrations of 1.3 · 10 -4 - 1.5 wt.% Or silver nitrate (AgNO 3 ) in the range of concentrations of 1 · 10 -4 - 1 wt.%; then reducing agents are introduced into the reaction medium: ascorbic acid in a concentration of from 1 · 10 -3 - 0.7 wt.% or a solution of sodium borohydride in a concentration of from 0.01 to 0.6 wt.%; the process is carried out at a temperature from 0 to 50 ° C, the solution is stirred and left to complete the reaction.
RU2013115859/10A 2013-04-10 2013-04-10 Method of immobilisation of chymotrypsin on nanoparticles of selenium or silver RU2551317C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013115859/10A RU2551317C2 (en) 2013-04-10 2013-04-10 Method of immobilisation of chymotrypsin on nanoparticles of selenium or silver

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013115859/10A RU2551317C2 (en) 2013-04-10 2013-04-10 Method of immobilisation of chymotrypsin on nanoparticles of selenium or silver

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013115859A RU2013115859A (en) 2014-10-20
RU2551317C2 true RU2551317C2 (en) 2015-05-20

Family

ID=53294433

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013115859/10A RU2551317C2 (en) 2013-04-10 2013-04-10 Method of immobilisation of chymotrypsin on nanoparticles of selenium or silver

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2551317C2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1041567A1 (en) * 1981-09-16 1983-09-15 Предприятие П/Я Г-4740 Method for preparing water-soluble immobilized proteolytic complex
US6660058B1 (en) * 2000-08-22 2003-12-09 Nanopros, Inc. Preparation of silver and silver alloyed nanoparticles in surfactant solutions
CN101781643A (en) * 2009-01-15 2010-07-21 河南师范大学 Protein-silver selenide composite nano materials and preparation method thereof
RU2460790C2 (en) * 2010-07-06 2012-09-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кемеровский технологический институт пищевой промышленности" Method for immobilisation of l-phenylalanine-ammonium-lyase on magnetic nanoparticles

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1041567A1 (en) * 1981-09-16 1983-09-15 Предприятие П/Я Г-4740 Method for preparing water-soluble immobilized proteolytic complex
US6660058B1 (en) * 2000-08-22 2003-12-09 Nanopros, Inc. Preparation of silver and silver alloyed nanoparticles in surfactant solutions
CN101781643A (en) * 2009-01-15 2010-07-21 河南师范大学 Protein-silver selenide composite nano materials and preparation method thereof
RU2460790C2 (en) * 2010-07-06 2012-09-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кемеровский технологический институт пищевой промышленности" Method for immobilisation of l-phenylalanine-ammonium-lyase on magnetic nanoparticles

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HUANG В. et al. "Free radical scavenging efficiency of Nano-Se in vitro", Free Radic. Biol. Med. 2003, v.35, n.7, 805-813. *
ЕРШОВ Д. Ю. и др. "Равновесие сорбции химотрипсина на наночастицах селена", Сорбционные и хроматографические процессы, 2011, т. 11. n.6. c. 922 -925. ЕРШОВ Д. Ю. и др. "Сорбция химотрипсина на наночастицах серебра", Физико-химические основы ионообменных и хроматографических процессов (ИОНИТЫ - 2011): сб. материалов XIII Междунар. конф., 16-22 окт. 2011 г. / под ред. В. Ф. Селеменева, Воронеж, 2011, c. 374-376. LEE P.C. et al. "Adsorption and Surface-Enhanced Raman of Dyes on Silver and Gold Sols", J. Phys. Chem. 1982, v.86, pp. 3391-3395. ЕРШОВ Д. Ю. и др. "Иммобилизация химотрипсина на наночастицах биогенных элементов", 7-ая Санкт-Петербургская конференция молодых ученых "Современные проблемы науки о полимерах". 17-20 октября 2011. ИВС РАН, Санкт-Петербург, Россия. Программа и тезисы докладов. С. 43. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013115859A (en) 2014-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Akay et al. An injectable alginate-based hydrogel for microfluidic applications
CN102814199B (en) Preparation method of magneitc polymer microspheres for in situ immobilization of noble metal catalyst
CN103521777A (en) Method for preparing two-dimensional silver nanosheets of different shapes
CN102226029A (en) Preparation method of temperature responsive nanohydrogel carrying silver nanoparticles
Ulu et al. The carboxylated multi-walled carbon nanotubes/l-asparaginase doped calcium-alginate beads: Structural and biocatalytic characterization
CN103194030A (en) Preparation method for temperature-sensitive hydrogel/silver nanocomposite
Acet et al. Determination of some adsorption and kinetic parameters of α-amylase onto Cu+ 2-PHEMA beads embedded column
CN105668649A (en) Preparation method and application of nano Co3O4 catalyst with cubic morphology
Li et al. Nano-sized mesoporous hydrogen-bonded organic frameworks for in situ enzyme immobilization
CN112521617A (en) Polyacid-based metal organic framework material for adsorbing antibiotics and preparation method and application thereof
CN105289629A (en) Method for carrying out catalytic ozone degradation on new pollutant in water by lanthanum-based perovskite oxide
CN114570352B (en) W (W) 18 O 49 /ZnTiO 3 Nitrogen fixation photocatalyst, and preparation method and application thereof
CN111905777A (en) Perovskite type lead cesium bromide quantum dot composite Bi2WO6Photocatalyst and preparation method thereof
Wu et al. Gold nanocluster composites: preparation strategies, optical and catalytic properties, and applications
CN113522363B (en) Preparation method and application of metal ion modified MOF micro/nano structure in hydrogel
RU2551317C2 (en) Method of immobilisation of chymotrypsin on nanoparticles of selenium or silver
CN102921438B (en) Preparation for silver phosphate nano ball-graphene composite material and photocatalysis application
CN113134373A (en) Composite catalyst for advanced oxidation treatment of sulfonamide antibiotics in water and preparation method thereof
CN104353425A (en) Coal ash capable of adsorbing formaldehyde and preparation method of coal ash
CN101817543B (en) Mesoporous alumina preparation method based on cross-linking reaction
Ansari et al. Biotechnological application of surface modified cerium oxide nanoparticles
Tang et al. Adsorption of ciprofloxacin and tetracycline by organically modified magnetic bentonite
Zhang et al. Facile synthesis of sponge-loaded Bi 2 WO 6 photocatalyst and degradation of tetracycline hydrochloride under visible light
CN112916043B (en) Polyaniline/copper sulfide composite photocatalyst with dye adsorption-catalytic degradation function and preparation method and application thereof
CN102321190B (en) Photocatalytic oxidation process for preparing multi-aldehyde sodium alginate