RU2677232C2 - Method for obtaining heterogeneous preparation of various dispersities based on bromelain and chitosan - Google Patents

Method for obtaining heterogeneous preparation of various dispersities based on bromelain and chitosan Download PDF

Info

Publication number
RU2677232C2
RU2677232C2 RU2017123458A RU2017123458A RU2677232C2 RU 2677232 C2 RU2677232 C2 RU 2677232C2 RU 2017123458 A RU2017123458 A RU 2017123458A RU 2017123458 A RU2017123458 A RU 2017123458A RU 2677232 C2 RU2677232 C2 RU 2677232C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
chitosan
molecular weight
bromelain
buffer
high molecular
Prior art date
Application number
RU2017123458A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2017123458A3 (en
RU2017123458A (en
Inventor
Марина Геннадьевна Холявка
Валерий Григорьевич Артюхов
Виктория Александровна Королева
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет" (ФГБОУ ВО "ВГУ")
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 образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет" (ФГБОУ ВО "ВГУ") filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет" (ФГБОУ ВО "ВГУ")
Priority to RU2017123458A priority Critical patent/RU2677232C2/en
Publication of RU2017123458A3 publication Critical patent/RU2017123458A3/ru
Publication of RU2017123458A publication Critical patent/RU2017123458A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2677232C2 publication Critical patent/RU2677232C2/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K38/00Medicinal preparations containing peptides
    • A61K38/16Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • A61K38/43Enzymes; Proenzymes; Derivatives thereof
    • A61K38/46Hydrolases (3)
    • A61K38/48Hydrolases (3) acting on peptide bonds (3.4)
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K47/00Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
    • A61K47/30Macromolecular organic or inorganic compounds, e.g. inorganic polyphosphates
    • A61K47/36Polysaccharides; Derivatives thereof, e.g. gums, starch, alginate, dextrin, hyaluronic acid, chitosan, inulin, agar or pectin
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P17/00Drugs for dermatological disorders
    • A61P17/02Drugs for dermatological disorders for treating wounds, ulcers, burns, scars, keloids, or the like

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • Gastroenterology & Hepatology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Medicinal Preparation (AREA)
  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
  • Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.SUBSTANCE: invention relates to medicine and process for producing heterogeneous preparation of various dispersities based on bromelain and chitosan, including the immobilization of the enzyme preparation in a buffer solution, incubation and washing. Immobilization of bromelain is carried out on an acid-soluble chitosan matrix of medium molecular or high molecular weight; as a buffer solution for immobilization, a tris-glycine buffer with pH 8.5–9.0 for medium molecular weight and pH 8.5 for high molecular weight chitosan is used. Incubation is carried out at room temperature for 4 hours for medium molecular weight and 5 hours for high molecular weight chitosan; the precipitate formed is washed with tris-HCl buffer.EFFECT: invention provides reduction in consumption of the wound healing agent due to the high stability of the preparation at temperatures higher than physiological and prolonged action of the preparation.1 cl, 3 dwg, 2 ex

Description

Изобретение относится к биотехнологии и может применяться в химико-фармацевтической промышленности. Предложен способ получения гетерогенных биокатализаторов на основе цистеиновой протеазы бромелайна. Ферментный препарат может быть использован в области медицины и ветеринарии.The invention relates to biotechnology and can be used in the pharmaceutical industry. A method for the preparation of heterogeneous biocatalysts based on the bromeline cysteine protease is proposed. The enzyme preparation can be used in the field of medicine and veterinary medicine.

Протеолитические ферменты занимают отдельную нишу в медицинской промышленности. Энзимные препараты используют в качестве регенеративных, ранозаживляющих, антипаразитарных агентов.Proteolytic enzymes occupy a separate niche in the medical industry. Enzyme preparations are used as regenerative, wound healing, antiparasitic agents.

Бромелайн (КФ 3.4.22.32) - протеолитический фермент растительного происхождения, получаемый из ананаса. В 1957 г. Хейник и Гортнер сообщили, что у всех исследованных ими растений семейства Bromeliacea активные протеолитические ферменты содержатся не только в плодах, но и в других частях растений. Для всех этих энзимов было предложено одно общее название - бромелайн. Бромелайн и/или другие цистеиновые протеазы входят в состав продуктов для ухода за полостью рта, которые препятствуют образованию зубного налета, разрушают биологические пленки, обладают противовоспалительным действием, замедляют развитие заболеваний полости рта [Патент RU 2380084, МПК А61K 8/21, А61K 8/98, A61Q 11/00, опубл. 27.01.2010]. Бромелайн выступает в роли одного из типов активных соединений в композиции для профилактики и лечения кариеса [Патент RU 2446208, МПК C12N 1/20, опубл. 27.03.2012]. Цистеиновые протеазы входят в состав стоматологической композиции для уменьшения или удаления поверхностных отложений окрашивающих веществ с естественных зубов и зубных протезов, включая контактирующие области зубов и/или зубных протезов [Патент RU 2139037, МПК А61K 7/20, опубл. 10.10.1999]. Растительные протеазы входят в состав идентификационных полосок для экспресс-теста на индивидуальную совместимость крови донора и реципиента. Предполагается использовать данные полоски во всех областях медицины (хирургия, травматология, реаниматология, акушерство и др.), связанных с переливанием эритроцитов и других компонентов крови [Патент RU 2129281, МПК G01N 33/80, опубл. 20.04.1999].Bromelain (KF 3.4.22.32) - a proteolytic enzyme of plant origin derived from pineapple. In 1957, Heinik and Gortner reported that in all the plants of the Bromeliacea family they studied, active proteolytic enzymes were found not only in fruits, but also in other parts of plants. One common name has been proposed for all of these enzymes, bromelain. Bromelain and / or other cysteine proteases are part of oral care products that prevent plaque formation, destroy biological films, have anti-inflammatory effects, and slow down the development of oral diseases [Patent RU 2380084, IPC A61K 8/21, A61K 8 / 98, A61Q 11/00, publ. 01/27/2010]. Bromelain acts as one of the types of active compounds in the composition for the prevention and treatment of caries [Patent RU 2446208, IPC C12N 1/20, publ. 03/27/2012]. Cysteine proteases are part of the dental composition to reduce or remove surface deposits of staining substances from natural teeth and dentures, including contact areas of teeth and / or dentures [Patent RU 2139037, IPC A61K 7/20, publ. 10/10/1999]. Plant proteases are part of the identification strips for the rapid test for individual compatibility of the blood of the donor and recipient. It is intended to use these strips in all areas of medicine (surgery, traumatology, resuscitation, obstetrics, etc.) associated with transfusion of red blood cells and other blood components [Patent RU 2129281, IPC G01N 33/80, publ. 04/20/1999].

Использование растворимых энзимов имеет ряд ограничений: быстрая инактивация ферментов под действием различных факторов среды, невозможность отделить продукт реакции от ферментного катализатора, узкие температурные рамки и рамки кислотности среды. Частично решить эти проблемы могут иммобилизованные на нерастворимой матрице, например, на хитозане, ферменты.The use of soluble enzymes has a number of limitations: fast inactivation of enzymes under the influence of various environmental factors, the inability to separate the reaction product from the enzyme catalyst, narrow temperature limits and the acidity of the medium. These problems can be partially solved by enzymes immobilized on an insoluble matrix, for example, on chitosan.

Хитозаны являются сополимерами 2-амино-2-дезокси-β-D-глюкозамина и 2-ацетамидо-2-дезокси-β-D-глюкозамина. Молекулы хитозанов содержат гидроксильные и аминогруппы, вследствие этого их матрица позволяет сорбировать различные агенты внутри сетки и на ее поверхности. Производные хитозанов характеризуются нетоксичностью, биоразлагаемостью, биосовместимостью и слабой иммуногенностью. Создана биологически активная композиция для медицинских, косметических целей, а также для использования в качестве пищевой добавки, содержащая хитозановый гель или хитозановую суспензию с размером наногранул шарообразной формы не более 100 нм и ионы благородных металлов в количестве не более 10 мас. % [Патент RU 2471477, МПК А61K 9/00, А61K 31/722, А61Р 17/02, А61K 31/498, А61Р 31/04, опубл. 10.01.2013]. Существует композиция комплекса сукцината хитозана и диоксидина с хлоргексидином, которая обладает антибактериальными и ранозаживляющими свойствами [Патент RU 2193895, МПК A61L 15/28, A61L 15/30, A61L 15/32, опубл. 10.12.2002]. Предложена монослойная пленка для покрытия ран, состоящая из хитозана, коллагена, полисахарида растительного происхождения и латекса каучука. Такое покрытие предлагается для лечения ран, ожогов, трофических язв [RU 2476199, МПК А61K 6/00, А61K 31/14, А61K 33/38, А61K 31/722, А61Р 31/04, опубл. 27.02.2013]. Хитозан входит с состав для дезинфекции и очистки съемных пластиночных протезов. Повышение эффективности дезинфекции частичных и полных съемных пластиночных протезов достигается за счет совокупного действия введенных веществ - сукцината хитозана, ионов серебра и цетримида. Данные вещества обеспечивают выраженное бактерицидное действие в отношении грамположительных, грамотрицательных микроорганизмов, фунгицидное действие в отношении дрожжеподобных грибов, в том числе рода Candida, противовирусное действие (на оболочечные и безоболочечные вирусы), а также эффективны против микобактерии [Патент RU 2380084, МПК А61K 8/21, А61K 8/98, A61Q 11/00, опубл. 27.01.2010].Chitosans are copolymers of 2-amino-2-deoxy-β-D-glucosamine and 2-acetamido-2-deoxy-β-D-glucosamine. Chitosan molecules contain hydroxyl and amino groups; as a result, their matrix allows sorbing various agents within the network and on its surface. Chitosan derivatives are characterized by non-toxicity, biodegradability, biocompatibility and poor immunogenicity. A biologically active composition has been created for medical and cosmetic purposes, as well as for use as a food supplement containing chitosan gel or chitosan suspension with spherical nanogranules no more than 100 nm in size and noble metal ions in an amount of not more than 10 wt. % [Patent RU 2471477, IPC A61K 9/00, A61K 31/722, A61P 17/02, A61K 31/498, A61P 31/04, publ. 01/10/2013]. There is a composition of a complex of chitosan succinate and dioxidine with chlorhexidine, which has antibacterial and wound healing properties [Patent RU 2193895, IPC A61L 15/28, A61L 15/30, A61L 15/32, publ. 12/10/2002]. A monolayer film for covering wounds is proposed, consisting of chitosan, collagen, a plant-derived polysaccharide and rubber latex. Such a coating is proposed for the treatment of wounds, burns, trophic ulcers [RU 2476199, IPC A61K 6/00, A61K 31/14, A61K 33/38, A61K 31/722, A61P 31/04, publ. 02/27/2013]. Chitosan comes with a composition for disinfection and cleaning of removable laminar dentures. Improving the disinfection efficiency of partial and complete removable plate prostheses is achieved due to the combined effect of the introduced substances - chitosan succinate, silver ions and cetrimide. These substances provide a pronounced bactericidal effect against gram-positive, gram-negative microorganisms, fungicidal action against yeast-like fungi, including the genus Candida, antiviral effect (on enveloped and non-enveloped viruses), and are also effective against mycobacteria [Patent RU 2380084, IPC A61K 8 / 21, A61K 8/98, A61Q 11/00, publ. 01/27/2010].

Предложен способ, который позволяет производить шовный хирургический материал, обладающий достаточной прочностью, хорошей завязываемостью, биосовместимостью и атравматичностью. Названные выше эффекты достигаются тем, что лавсановую нить покрывают оболочкой из хитозана [Патент RU 2080126, МПК A61L 17/00, опубл. 09.08.1994].A method is proposed that allows the production of suture surgical material with sufficient strength, good tying, biocompatibility and non-invasiveness. The above effects are achieved by the fact that the mylar is coated with a sheath of chitosan [Patent RU 2080126, IPC A61L 17/00, publ. 08/09/1994].

В качестве прототипа служил СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СРЕДСТВА ДЛЯ ЛЕЧЕНИЯ ГНОЙНО-НЕКРОТИЧЕСКИХ РАН (SU 1814764, МПК А61K 31/557, А61K 47/48, опубл. 20.03.1995), включающий иммобилизацию ферментного препарата, с целью повышения лечебного эффекта средства, иммобилизацию проводили путем обработки 2%-ного геля хитозана 2%-ным раствором глутарового альдегида в фосфатном буфере при pH 7.5, взятых в соотношении 1:1, выдерживания его при температуре 18-20°C в течение 30 мин, после чего пропускали через гель экстракт гепатопанкреаса камчатского краба, содержащего комплекс ферментов: ДНК-азу в количестве 100-120 ед/мг белка, РНК-азу - 100-120 ед/мг, щелочную фосфатазу - 0.05-0.07 ед/мг, фосфодиэстеразу 1 типа - 0.05-0.06 ед/мг и протеазу - 120 кд/мг, предварительно растворенный в фосфатном буфере pH 7.5 при соотношении хитозан : экстракт 1:2.5-5 (по массе).The prototype was a METHOD FOR PRODUCING A MEANS FOR TREATING PURULAR NECROTIC RAS (SU 1814764, IPC A61K 31/557, A61K 47/48, published March 20, 1995), including immobilization of the enzyme preparation, in order to increase the therapeutic effect of the drug, immobilization was carried out by treatment of a 2% chitosan gel with a 2% solution of glutaraldehyde in phosphate buffer at pH 7.5, taken in a 1: 1 ratio, keeping it at a temperature of 18-20 ° C for 30 minutes, after which the extract of hepatopancreas Kamchatka was passed through the gel enzyme complex crab: DNAase in the amount of 100-120 u / mg of protein, RNA-azu - 100-120 u / mg, alkaline phosphatase - 0.05-0.07 u / mg, type 1 phosphodiesterase - 0.05-0.06 u / mg and protease - 120 cd / mg, previously dissolved in phosphate buffer pH 7.5 with a ratio of chitosan: extract 1: 2.5-5 (by weight).

Технический результат заключается в разработке способа получения гетерогенного препарата различной дисперсности на основе бромелайна и хитозана, который позволит сократить расход ранозаживляющего средства благодаря высокой стабильности препарата при температурах выше физиологических и пролонгированному действию препарата.The technical result consists in the development of a method for producing a heterogeneous preparation of various dispersion based on bromelain and chitosan, which will reduce the consumption of wound healing agents due to the high stability of the drug at temperatures above the physiological and prolonged action of the drug.

Действующим веществом предлагаемого нами средства является бромелайн, который обладает противовоспалительным действием, ускоряет процессы репарации тканей в результате деполимеризации межклеточных структур и модификации проницаемости сосудов. Противовоспалительный и антиагрегантный эффекты фермента обусловлены его способностью изменять метаболизм арахидоновой кислоты. Температурный оптимум функционирования бромелайна составляет порядка 60°С [H.J. Suh [et al.] Purification and characterization of bromelain isolated from pineapple // J. Han'guk Nonghwa Hakhoechi - 1992. - Vol. 35. - P. 300-307], иммобилизация фермента на матрице нерастворимого полимера дает эффект дополнительной стабилизации препарата [R. Mahmood [et al.] Additional stabilization of stem bromelain coupled to a thermosensitive polymer by uniform orientation and using polyclonal antibodies // Biochemistry. - 2007. - Vol. 72. - P. 307-312]. Кроме того, в качестве носителя для иммобилизации бромелайна (основы повязки) нами был выбран хитозан различной молекулярной массы и степени дисперсности, который сам обладает противовоспалительными, противомикробными, противогрибковыми и ранозаживляющими свойствами, не вызывая при этом аллергических реакций.The active ingredient of our product is bromelain, which has an anti-inflammatory effect, accelerates tissue repair as a result of depolymerization of intercellular structures and modification of vascular permeability. The anti-inflammatory and antiplatelet effects of the enzyme are due to its ability to alter the metabolism of arachidonic acid. The temperature optimum for the functioning of bromelain is about 60 ° C [H.J. Suh [et al.] Purification and characterization of bromelain isolated from pineapple // J. Han'guk Nonghwa Hakhoechi - 1992. - Vol. 35. - P. 300-307], immobilization of the enzyme on an insoluble polymer matrix gives the effect of additional drug stabilization [R. Mahmood [et al.] Additional stabilization of stem bromelain coupled to a thermosensitive polymer by uniform orientation and using polyclonal antibodies // Biochemistry. - 2007. - Vol. 72. - P. 307-312]. In addition, as a carrier for the immobilization of bromelain (the base of the dressing), we selected chitosan of various molecular weights and degrees of dispersion, which itself has anti-inflammatory, antimicrobial, antifungal, and wound healing properties, without causing allergic reactions.

Технический результат достигается тем, что в способе получения гетерогенного препарата различной дисперсности на основе бромелайна и хитозана, включающем иммобилизацию ферментного препарата в буферном растворе, инкубирование и промывку, согласно изобретению, иммобилизацию бромелайна проводят на матрицу кислоторастворимого хитозана среднемолекулярного или высокомолекулярного в соотношении 20 мл раствора фермента в концентрации 5 мг/мл на 1 г носителя; в качестве буферного раствора для иммобилизации используют 50 мМ трис-глициновый буфер с pH 9.0 для среднемолекулярного и с pH 8.5 для высокомолекулярного хитозана; инкубация проводится в течение 4 часов для среднемолекулярного и 5 часов для высокомолекулярного хитозана при комнатной температуре; образовавшийся осадок промывают 50 мМ трис-HCl буфером (pH 7.5) до отсутствия в промывных водах белка.The technical result is achieved by the fact that in the method for producing a heterogeneous preparation of different dispersion based on bromelain and chitosan, including immobilizing an enzyme preparation in a buffer solution, incubating and washing according to the invention, immobilizing bromelain is carried out on an acid-soluble chitosan matrix of medium or high molecular weight enzyme in a ratio of 20 ml of solution at a concentration of 5 mg / ml per 1 g of carrier; as a buffer solution for immobilization using 50 mm Tris-glycine buffer with a pH of 9.0 for medium molecular weight and with a pH of 8.5 for high molecular weight chitosan; incubation is carried out for 4 hours for medium molecular weight and 5 hours for high molecular weight chitosan at room temperature; the precipitate formed is washed with 50 mM Tris-HCl buffer (pH 7.5) until there is no protein in the washings.

На фиг. 1 приведена диаграмма содержания белка (мг/г носителя) в препаратах бромелайна, иммобилизованных на матрице кислоторастворимых среднемолекулярного (СМ) и высокомолекулярного (ВМ) хитозанов. На фиг. 2 приведена диаграмма общей каталитической активности (ед/мл раствора) в препаратах бромелайна, иммобилизованных на матрице кислоторастворимых среднемолекулярного (СМ) и высокомолекулярного (ВМ) хитозанов. На фиг. 3 приведена диаграмма удельной каталитической активности (ед/мг белка) в препаратах бромелайна, иммобилизованных на матрице кислоторастворимых среднемолекулярного (СМ) и высокомолекулярного (ВМ) хитозанов.In FIG. Figure 1 shows a diagram of the protein content (mg / g of carrier) in bromelain preparations immobilized on an acid-soluble matrix of medium molecular weight (SM) and high molecular weight (BM) chitosans. In FIG. Figure 2 shows a diagram of the total catalytic activity (U / ml of a solution) in bromelain preparations immobilized on an acid-soluble matrix of medium molecular weight (SM) and high molecular weight (BM) chitosans. In FIG. Figure 3 shows a diagram of the specific catalytic activity (u / mg protein) in bromelain preparations immobilized on an acid-soluble matrix of medium molecular weight (SM) and high molecular weight (BM) chitosans.

Объектом исследования был выбран бромелайн фирмы «Sigma-Aldrich». В качестве нерастворимой матрицы для адсорбции мы использовали кислоторастворимые среднемолекулярный (Mr=200 кДа, степень деацетилирования - 82%) и высокомолекулярный (Mr=350 кДа, СД=94.85%) хитозаны производства ЗАО «Биопрогресс». В роли иммобилизационной среды тестировали следующие растворы: 0.05 М глициновый (pH 8.6-10.0), 0.05 М ацетатный (pH 4.0-5.0), 0.05 М боратный буфер с добавлением KCl (pH 8.0-10.0) и 0.05 М трис-глициновый буфер (pH 8.5-9.0).The bromeline of the Sigma-Aldrich company was chosen as the object of the study. As an insoluble matrix for adsorption, we used acid-soluble medium molecular weight (Mr = 200 kDa, deacetylation degree - 82%) and high molecular weight (Mr = 350 kDa, SD = 94.85%) chitosans manufactured by Bioprogress CJSC. The following solutions were tested as an immobilization medium: 0.05 M glycine (pH 8.6-10.0), 0.05 M acetate (pH 4.0-5.0), 0.05 M borate buffer with the addition of KCl (pH 8.0-10.0) and 0.05 M Tris-glycine buffer (pH 8.5-9.0).

Иммобилизацию бромелайна на матрице хитозана осуществляли адсорбционным методом. К 1 г хитозана добавляли 20 мл буферного раствора фермента в концентрации 5 мг/мл (с использованием различных буферов в диапазоне pH от 4.0 до 10.5), инкубировали в течение 4 часов с периодическим перемешиванием для среднемолекулярного (СМ) хитозана, а при использовании высокомолекулярного (ВМ) хитозана инкубировали 5 часов. После окончания времени инкубации образовавшийся осадок промывали 50 мМ трис-HCl буфером (pH 7.5) до отсутствия в промывных водах белка (контроль этого факта осуществляли на спектрофотометре СФ-2000 при λ=280 нм).Bromelain was immobilized on a chitosan matrix by an adsorption method. To 1 g of chitosan was added 20 ml of a buffer solution of the enzyme at a concentration of 5 mg / ml (using various buffers in the pH range from 4.0 to 10.5), incubated for 4 hours with periodic stirring for medium molecular weight (SM) chitosan, and when using high molecular weight ( BM) chitosan was incubated for 5 hours. After the incubation time, the precipitate formed was washed with 50 mM Tris-HCl buffer (pH 7.5) until there was no protein in the washings (this fact was monitored on an SF-2000 spectrophotometer at λ = 280 nm).

Содержание белка в иммобилизованных препаратах определяли методом Лоури [Lowry О.Н., Rosebrough N.J., Faar A.L., Randall R.J. Protein measurement with folin-phenol reagent // J. Biol. Chem. - 1951. - V. 193. - P. 265-275]. Определение протеолитической активности иммобилизованного бромелайна проводили спектрофотометрически с использованием азоказеина (Fluka) в качестве субстрата. К 50 мг образца добавляли 200 мкл трис-HCl буфера, pH 7.5, 800 мкл азоказеина (0.5% в 50 мМ трис-HCl буфере, pH 7.5) и инкубировали 2 часа при 37°С. Далее приливали 800 мкл ТХУ (5%), инкубировали 10 минут при -4°С, затем центрифугировали в течение 3 мин при 13000 об/мин для удаления негидролизованного азоказеина. К 1200 мкл супернатанта добавляли 240 мкл 3% NaOH для нейтрализации кислоты, после чего измеряли оптическую плотность опытной пробы при 410 нм в 1 см кювете. Контрольная проба содержала 800 мкл азоказеина, 800 мкл трихлоруксусной кислоты, 50 мг образца и 200 мкл буфера (без предварительной инкубации с субстратом). За единицу каталитической активности принимали количество фермента, которое в условиях эксперимента гидролизует 1 мкМ субстрата за 1 мин. Удельную протеолитическую активность бромелайна рассчитывали по формуле:The protein content in the immobilized preparations was determined by the Lowry method [Lowry O.N., Rosebrough N.J., Faar A.L., Randall R.J. Protein measurement with folin-phenol reagent // J. Biol. Chem. - 1951. - V. 193. - P. 265-275]. The proteolytic activity of immobilized bromelain was determined spectrophotometrically using azocasein (Fluka) as a substrate. 200 μl of Tris-HCl buffer, pH 7.5, 800 μl of azocasein (0.5% in 50 mM Tris-HCl buffer, pH 7.5) was added to 50 mg of the sample and incubated for 2 hours at 37 ° C. Next, 800 μl of TCA (5%) was poured, incubated for 10 minutes at -4 ° C, then centrifuged for 3 min at 13000 rpm to remove non-hydrolyzed azokasein. To 1200 μl of the supernatant, 240 μl of 3% NaOH was added to neutralize the acid, after which the optical density of the experimental sample was measured at 410 nm in a 1 cm cuvette. The control sample contained 800 μl of azocasein, 800 μl of trichloroacetic acid, 50 mg of sample and 200 μl of buffer (without preliminary incubation with the substrate). The amount of enzyme was taken as a unit of catalytic activity, which under experimental conditions hydrolyzes 1 μM of the substrate in 1 min. The specific proteolytic activity of bromelain was calculated by the formula:

ПА=D*1000/120/200/С,PA = D * 1000/120/200 / C,

где ПА - протеолитическая активность, мкМ/мин на 1 мг белка, D - оптическая плотность при 410 нм, С - концентрация белка в пробе, мг/мл, измеренная по методу Лоури, 120 - время инкубации в минутах, 200 - объем пробы, 1000 - пересчет в мкМ.where PA is the proteolytic activity, μM / min per 1 mg of protein, D is the optical density at 410 nm, C is the protein concentration in the sample, mg / ml, measured by the Lowry method, 120 is the incubation time in minutes, 200 is the sample volume, 1000 - recalculation in microns.

Статистическую обработку результатов проводили при уровне значимости 5% с использованием t-критерия Стьюдента.Statistical processing of the results was carried out at a significance level of 5% using Student t-test.

Анализ содержания белка в гетерогенных препаратах показал, что наибольшее количество бромелайна (в мг на г носителя) сорбируется на кислоторастворимом среднемолекулярном хитозане при использовании боратного буфера с добалением KCl с pH 8.0-10.0, ацетатного буфера с pH 4.5-5.8 и глицинового буфера с pH 8.6-10.5. При иммобилизации на высокомолекулярном хитозане наибольшее количество бромелайна сорбируется при использовании трис-глицинового буфера с pH 8.5-9.0, глицинового буфера с pH 8.6-10.5, боратного буфера с добавлением KCl с pH 8.0-10.0, а также ацетатного буфера с pH 5.0-5.8 (фиг. 1).Analysis of the protein content in heterogeneous preparations showed that the greatest amount of bromelain (in mg per g of carrier) is adsorbed on acid-soluble medium molecular chitosan using a borate buffer with addition of KCl with a pH of 8.0-10.0, acetate buffer with a pH of 4.5-5.8 and glycine buffer with a pH of 8.6 -10.5. When immobilized on high molecular weight chitosan, the greatest amount of bromelain is sorbed using a Tris-glycine buffer with a pH of 8.5-9.0, a glycine buffer with a pH of 8.6-10.5, a borate buffer with added KCl with a pH of 8.0-10.0, and an acetate buffer with a pH of 5.0-5.8 ( Fig. 1).

Общая активность (в ед на мл раствора) бромелайна, иммобилизованного на среднемолекулярном хитозане, оказалась выше при использовании следующих буферов: ацетатный с pH 4.5, 5.8, боратный с добавлением KCl в диапазоне pH 8.0-10.0 и трис-глициновый с pH 9.0. При иммобилизации на высокомолекулярном хитозане общая активность бромелайна оказалась выше при использовании трис-глицинового буфера с pH 8.5 и ацетатного буфера в диапазоне pH 5.0-5.8 (фиг. 2).The total activity (in units per ml of solution) of bromelain immobilized on medium molecular chitosan was higher using the following buffers: acetate with pH 4.5, 5.8, borate with KCl in the pH range 8.0–10.0, and Tris-glycine with pH 9.0. When immobilized on high molecular weight chitosan, the total activity of bromelain was higher when using Tris-glycine buffer with a pH of 8.5 and acetate buffer in the pH range of 5.0-5.8 (Fig. 2).

Наибольшую удельную активность показали препараты бромелайна, иммобилизованные на матрице среднемолекулярного и высокомолекулярного хитозанов, при использовании трис-глицинового буфера с pH 8.5-9.0 и с pH 8.5 соответственно (фиг. 3).The greatest specific activity was shown by bromelain preparations immobilized on a matrix of medium and high molecular weight chitosans when using Tris-glycine buffer with pH 8.5-9.0 and pH 8.5, respectively (Fig. 3).

Оптимальное соотношение содержания белка (мг на г носителя), общей активности (в ед на мл раствора) и удельной активности (в ед на мг белка) выявлено при иммобилизации бромелайна при использовании трис-глицинового буфера на матрице среднемолекулярного хитозана с pH 8.5-9.0 и на матрице высокомолекулярного хитозана с pH 8.5.The optimal ratio of protein content (mg per g of carrier), total activity (in units per ml of solution) and specific activity (in units per mg of protein) was revealed when bromelain was immobilized using Tris-glycine buffer on a medium molecular weight chitosan matrix with pH 8.5-9.0 and on a matrix of high molecular weight chitosan with a pH of 8.5.

Из вышеизложенного материала следует, что оптимальными для создания гетерогенных препаратов на основе бромелайна являются следующие два варианта:From the above material it follows that the following two options are optimal for creating heterogeneous preparations based on bromelain:

Пример 1. К 1 г кислоторастворимого среднемолекулярного хитозана добавляли 20 мл раствора бромелайна в 50 мМ трис-глициновом буфере со значением pH 8.5-9.0, инкубировали в течение 4 часов. После окончания инкубации образовавшийся осадок промывали 50 мМ трис-HCl буфером (pH 7.5) до отсутствия в промывных водах белка (контроль этого факта осуществляли на спектрофотометре СФ-2000 при λ=280 нм).Example 1. To 1 g of acid-soluble medium molecular weight chitosan was added 20 ml of a solution of bromelain in 50 mm Tris-glycine buffer with a pH value of 8.5-9.0, incubated for 4 hours. After incubation, the precipitate formed was washed with 50 mM Tris-HCl buffer (pH 7.5) until there was no protein in the washings (this fact was monitored on an SF-2000 spectrophotometer at λ = 280 nm).

Пример 2. К 1 г кислоторастворимого высокомолекулярного хитозана добавляли 20 мл раствора бромелайна в 50 мМ трис-глициновом буфере со значением pH 8.5, инкубировали в течение 5 часов. После окончания инкубации образовавшийся осадок промывали 50 мМ трис-HCl буфером (pH 7.5) до отсутствия в промывных водах белка (контроль этого факта осуществляли на спектрофотометре СФ-2000 при λ=280 нм).Example 2. To 1 g of acid-soluble high molecular weight chitosan was added 20 ml of a solution of bromelain in 50 mm Tris-glycine buffer with a pH value of 8.5, incubated for 5 hours. After incubation, the precipitate formed was washed with 50 mM Tris-HCl buffer (pH 7.5) until there was no protein in the washings (this fact was monitored on an SF-2000 spectrophotometer at λ = 280 nm).

Таким образом, была разработана методика получения гетерогенного биокатализатора различной степени дисперсности на основе бромелайна, иммобилизованного на матрице кислоторастворимых средне- и высокомолекулярного хитозанов для применения в медицинских и ветеринарных целях.Thus, a methodology was developed for producing a heterogeneous biocatalyst of varying degrees of dispersion based on bromelain immobilized on an acid-soluble matrix of medium and high molecular weight chitosans for medical and veterinary use.

Claims (1)

Способ получения гетерогенного препарата различной дисперсности на основе бромелайна и хитозана, включающий иммобилизацию ферментного препарата в буферном растворе, инкубирование и промывку, отличающийся тем, что иммобилизацию бромелайна проводят на матрицу кислоторастворимого хитозана среднемолекулярного или высокомолекулярного в соотношении 20 мл раствора фермента в концентрации 5 мг/мл на 1 г носителя; в качестве буферного раствора для иммобилизации используют 50 мМ трис-глициновый буфер с рН 8.5-9.0 для среднемолекулярного и с рН 8.5 для высокомолекулярного хитозана; инкубация проводится при комнатной температуре в течение 4 часов для среднемолекулярного и 5 часов для высокомолекулярного хитозана; образовавшийся осадок промывают 50 мМ трис-HCl буфером с рН 7.5 до отсутствия в промывных водах белка.A method of obtaining a heterogeneous preparation of varying dispersion based on bromelain and chitosan, including immobilizing an enzyme preparation in a buffer solution, incubating and washing, characterized in that the immobilization of bromelain is carried out on an acid-soluble chitosan matrix of medium or high molecular weight in a ratio of 20 ml of an enzyme solution in a concentration of 5 mg / ml per 1 g of carrier; as a buffer solution for immobilization using 50 mm Tris-glycine buffer with pH 8.5-9.0 for medium molecular weight and with pH 8.5 for high molecular weight chitosan; incubation is carried out at room temperature for 4 hours for medium molecular weight and 5 hours for high molecular weight chitosan; the precipitate formed is washed with 50 mM Tris-HCl buffer at pH 7.5 until there is no protein in the washings.
RU2017123458A 2017-07-03 2017-07-03 Method for obtaining heterogeneous preparation of various dispersities based on bromelain and chitosan RU2677232C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017123458A RU2677232C2 (en) 2017-07-03 2017-07-03 Method for obtaining heterogeneous preparation of various dispersities based on bromelain and chitosan

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017123458A RU2677232C2 (en) 2017-07-03 2017-07-03 Method for obtaining heterogeneous preparation of various dispersities based on bromelain and chitosan

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2017123458A3 RU2017123458A3 (en) 2019-01-10
RU2017123458A RU2017123458A (en) 2019-01-10
RU2677232C2 true RU2677232C2 (en) 2019-01-16

Family

ID=64977338

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017123458A RU2677232C2 (en) 2017-07-03 2017-07-03 Method for obtaining heterogeneous preparation of various dispersities based on bromelain and chitosan

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2677232C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2792785C1 (en) * 2022-08-01 2023-03-24 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет" (ФГБОУ ВО "ВГУ") Method for obtaining composite preparation of bromelain and sodium alginate in the form of a dense solution

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1814764A3 (en) * 1990-04-20 1995-03-20 Тихоокеанский институт биоорганической химии Дальневосточного отделения АН СССР Method of preparing of agent for purulent-necrotic wound treatment
WO2010037109A2 (en) * 2008-09-29 2010-04-01 Akermin, Inc. Process for accelerated capture of carbon dioxide

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1814764A3 (en) * 1990-04-20 1995-03-20 Тихоокеанский институт биоорганической химии Дальневосточного отделения АН СССР Method of preparing of agent for purulent-necrotic wound treatment
WO2010037109A2 (en) * 2008-09-29 2010-04-01 Akermin, Inc. Process for accelerated capture of carbon dioxide

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ILARIA B., et al., Pineapple stem bromelain immobilized on different supports: catalytic properties in model wine.Biotechnol Prog. 2012 Nov-Dec;28(6):1472-7. doi: 10.1002/btpr.1639. Epub 2012 Nov 1. BENUCCI I., et al., Immobilised native plant cysteine proteases: packed-bed reactor for white wine protein stabilisation.J Food Sci Technol. 2016 Feb;53(2):1130-9. doi: 10.1007/s13197-015-2125-4. Epub 2015 Dec 2. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2792783C1 (en) * 2022-07-28 2023-03-24 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет" (ФГБОУ ВО "ВГУ") Method for obtaining ficin and chitosan acetate hybrid preparation in the form of a dense solution
RU2792785C1 (en) * 2022-08-01 2023-03-24 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет" (ФГБОУ ВО "ВГУ") Method for obtaining composite preparation of bromelain and sodium alginate in the form of a dense solution
RU2819793C1 (en) * 2023-10-31 2024-05-24 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет" (ФГБОУ ВО "ВГУ") Method of producing a hybrid preparation of bromelain and chitosan ascorbate in form of a thick solution

Also Published As

Publication number Publication date
RU2017123458A3 (en) 2019-01-10
RU2017123458A (en) 2019-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Baidamshina et al. Anti-biofilm and wound-healing activity of chitosan-immobilized Ficin
Yan et al. Biodegradable collagen sponge reinforced with chitosan/calcium pyrophosphate nanoflowers for rapid hemostasis
Eby et al. Hybrid antimicrobial enzyme and silver nanoparticle coatings for medical instruments
Rao et al. Use of chitosan as a biomaterial: studies on its safety and hemostatic potential
CN102300989B (en) Be used for the treatment of or prevent infection of staphylococcus aureus and composition and method for eradicating or reduce streptococcus aureus on the surface
US20090162439A1 (en) Silk fibroin coating
CA2510020C (en) Chemically modified polyaminosaccharide by a hydrocarbyl sultone compound
CN109456389A (en) A kind of antibacterial peptide, antibacterial peptide hydrogel and preparation method thereof
Moreira et al. A bioactive film based on cashew gum polysaccharide for wound dressing applications
Leonida et al. Nanocomposite materials with antimicrobial activity based on chitosan
Stana et al. Multilayered polysaccharide nanofilms for controlled delivery of pentoxifylline and possible treatment of chronic venous ulceration
RU2611046C2 (en) Composition with antibacterial and wound-healing activity
Tyeb et al. Polysaccharide based transdermal patches for chronic wound healing: Recent advances and clinical perspective
RU2677858C2 (en) Method for obtaining heterogeneous enzyme preparation based on ficin, with wound-healing and regenerative properties
Peng et al. Hydroxypropyl chitosan/ε-poly-l-lysine based injectable and self-healing hydrogels with antimicrobial and hemostatic activity for wound repair
RU2677232C2 (en) Method for obtaining heterogeneous preparation of various dispersities based on bromelain and chitosan
RU2769243C1 (en) Method for producing heterogeneous enzyme preparation based on ficin and low-molecular chitosan
RU2822736C1 (en) Method of producing hybrid preparation of papain and chitosan ascorbate in form of thick solution
RU2678435C2 (en) Method of obtaining a heterogeneous drug based on collagenase and chitosan
RU2677873C2 (en) Method of obtaining a heterogeneous drug based on papain
RU2744457C1 (en) Method for obtaining an immobilized enzyme product based on ficin, hyaluronic acid and polysaccharides modified with vinyl monomers
RU2819793C1 (en) Method of producing a hybrid preparation of bromelain and chitosan ascorbate in form of a thick solution
RU2712528C1 (en) Method for producing collagenase preparation in gel based on food chitosan and chitosan succinate
RU2795425C1 (en) Method for obtaining hybrid preparation of papain and carboxymethylcellulose in the form of a dense solution
RU2792783C1 (en) Method for obtaining ficin and chitosan acetate hybrid preparation in the form of a dense solution

Legal Events

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

Effective date: 20200704