RU2712528C1 - Method for producing collagenase preparation in gel based on food chitosan and chitosan succinate - Google Patents

Method for producing collagenase preparation in gel based on food chitosan and chitosan succinate Download PDF

Info

Publication number
RU2712528C1
RU2712528C1 RU2018142755A RU2018142755A RU2712528C1 RU 2712528 C1 RU2712528 C1 RU 2712528C1 RU 2018142755 A RU2018142755 A RU 2018142755A RU 2018142755 A RU2018142755 A RU 2018142755A RU 2712528 C1 RU2712528 C1 RU 2712528C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
chitosan
collagenase
food
buffer
succinate
Prior art date
Application number
RU2018142755A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Марина Геннадьевна Холявка
Светлана Сергеевна Ольшанникова
Валерий Григорьевич Артюхов
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 RU2018142755A priority Critical patent/RU2712528C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2712528C1 publication Critical patent/RU2712528C1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K31/00Medicinal preparations containing organic active ingredients
    • A61K31/70Carbohydrates; Sugars; Derivatives thereof
    • A61K31/715Polysaccharides, i.e. having more than five saccharide radicals attached to each other by glycosidic linkages; Derivatives thereof, e.g. ethers, esters
    • A61K31/716Glucans
    • A61K31/722Chitin, chitosan
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N11/00Carrier-bound or immobilised enzymes; Carrier-bound or immobilised microbial cells; Preparation thereof
    • C12N11/02Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier
    • C12N11/10Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier the carrier being a carbohydrate

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)

Abstract

FIELD: biotechnology.
SUBSTANCE: invention relates to biotechnology and solves the problem of increasing the rate of enzymatic reaction and increasing the effectiveness of using the preparation based on collagenase and chitosan, including when reacting on solid surfaces. Presented task is solved by a method for preparing a collagenase preparation in a gel based on food chitosan or chitosan succinate, involving immobilization of collagenase in a buffer solution on a chitosan matrix, incubating at room temperature with periodic mixing, washing the formed precipitate with buffer, characterized by that immobilization is carried out on a chitosan food matrix with a molecular weight less than 100 kDa or chitosan succinate, buffer used is 0.05 M acetate buffer with pH 5.8 or 0.05 M glycine buffer with pH 9.0, incubation is carried out for 2 hours.
EFFECT: method is proposed for preparing collagenase preparation in gel based on food chitosan and chitosan succinate.
1 cl, 3 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано в химико-фармацевтической промышленности, медицинской практике и ветеринарии.The invention relates to biotechnology and can be used in the pharmaceutical industry, medical practice and veterinary medicine.

Известны многочисленные методы иммобилизации различных ферментов, включая коллагеназу. Коллагеназы (КФ 3.4.22.32) относятся к небольшой группе матриксных металлопротеаз, являются высокоспецифичными ферментами, способными вызывать гидролитическое расщепление молекул коллагена. В отличие от коллагеназ млекопитающих, которые расщепляют спираль коллагена на одном участке, бактериальные коллагеназы разрывают связи нескольких узлов вдоль спирали. Бактерия Clostridium histolyticum синтезирует семь типов коллагеназ, которые были изучены на сегодняшний день. Эти ферменты являются одними из самых эффективных для расщепления коллагена. Из-за высокой каталитической способности коллагеназа Clostridium histolyticum активно используется для изоляции конкретных типов клеток от сопутствующей соединительной ткани.Numerous methods are known for immobilizing various enzymes, including collagenase. Collagenases (EC 3.4.22.32) belong to a small group of matrix metalloproteases, are highly specific enzymes that can cause hydrolytic cleavage of collagen molecules. Unlike mammalian collagenases, which split the collagen helix in one area, bacterial collagenases break the bonds of several nodes along the helix. The bacterium Clostridium histolyticum synthesizes seven types of collagenases that have been studied to date. These enzymes are among the most effective for the breakdown of collagen. Due to the high catalytic ability of collagenase, Clostridium histolyticum is actively used to isolate specific types of cells from concomitant connective tissue.

Коллагеназы используются в качестве размягчителя в пищевой промышленности, т.к. именно коллаген отвечает за прочность красных мясных продуктов. Коллагеназы можно применять в косметологии для обеспечения равномерного изменения цвета кожи при приобретении загара. Однако наиболее распространенной областью применения этих ферментов является медицина. Коллагеназы используются для лечения ожогов и язв, для устранения рубцовой ткани и играют важную роль при трансплантации [Патент RU 2265052, МПК C12N 9/48, C12N 9/64, опубл. 27.11.2005; Daboor, S. Budge, A. Ghaly, S. Brooks, D. Dave Extraction and Purification of Collagenase Enzymes: A Critical Review // American Journal of Biochemistry and Biotechnology. - 2010. - V. 6 (4). - P. 239-263; Susagawara R., Harper E. Publication and characterization of three forms of collagenase from Clostridium histolyticum // Biochemistry. - 1984. - V. 23. - P. 5175-5182].Collagenases are used as a softener in the food industry, as it is collagen that is responsible for the strength of red meat products. Collagenases can be used in cosmetology to ensure a uniform change in skin color when acquiring a tan. However, the most common area of application of these enzymes is medicine. Collagenases are used to treat burns and ulcers, to eliminate scar tissue and play an important role in transplantation [Patent RU 2265052, IPC C12N 9/48, C12N 9/64, publ. 11/27/2005; Daboor, S. Budge, A. Ghaly, S. Brooks, D. Dave Extraction and Purification of Collagenase Enzymes: A Critical Review // American Journal of Biochemistry and Biotechnology. - 2010 .-- V. 6 (4). - P. 239-263; Susagawara R., Harper E. Publication and characterization of three forms of collagenase from Clostridium histolyticum // Biochemistry. - 1984. - V. 23. - P. 5175-5182].

Известен ферментный препарат коллаза (Collasum), представляющий собой смесь двух изоферментов сериновой коллагенолитической протеазы А и С, обладающий некролитической активностью, а также фибринолитическими и тромболитическими свойствами. Однако смесь этих двух протеаз не способна полностью гидролизовать многие полипептидные субстраты, например, коллагеновые волокна гидролизуются лишь частично, и раны, содержащие поврежденные коллагеновые волокна, очистить с помощью коллазы представляется проблематичным [Патент RU 2365623, МПК C12N 9/48, A61K 38/48, А61Р 17/02, опубл. 27.08.2009].Known enzyme preparation of collase (Collasum), which is a mixture of two isoenzymes of serine collagenolytic protease A and C, with necrolytic activity, as well as fibrinolytic and thrombolytic properties. However, a mixture of these two proteases is not able to completely hydrolyze many polypeptide substrates, for example, collagen fibers are only partially hydrolyzed, and it is problematic to clean wounds containing damaged collagen fibers [Patent RU 2365623, IPC C12N 9/48, A61K 38/48 A61P 17/02, publ. 08/27/2009].

Нативные ферменты быстро инактивируются при введении их в рану, поэтому целесообразно использовать иммобилизованные энзимы. Известны многочисленные методы иммобилизации различных ферментов, включая коллагеназу. Основным недостатком этих способов является использование преимущественно синтетических полимеров, которые невозможно применять в пищевой и медицинской промышленности.Native enzymes are rapidly inactivated when introduced into the wound, therefore it is advisable to use immobilized enzymes. Numerous methods are known for immobilizing various enzymes, including collagenase. The main disadvantage of these methods is the use of predominantly synthetic polymers, which cannot be used in the food and medical industries.

Известны примеры использования в виде носителей для иммобилизации хитозана. Хитозан - это аминополисахарид животного происхождения, получаемый из хитина панцирей членистоногих. Хитозан обладает ценными свойствами, благодаря которым он является перспективным носителем. Он характеризуется нетоксичностью, неантигенностью, обладает высокой сорбционной способностью, совместим с большинством лекарственных средств, проявляет антибактериальное и противогрибковое действие, биосовместим с тканями человека, влияет на процессы регенерации поврежденных кожных покровов, биодеградируем естественным метаболическим путем. Хитозан широко используется в биотехнологии, фармакологии и является основным компонентом многих лекарственных средств и косметических препаратов. Биосовместимость с живыми тканями, близость по функциональным качествам к компонентам дермы in vivo, биоинертность, биоразлагаемость, биоцидные и другие свойства хитозана определяют перспективность разработки на его основе новых материалов медико-биологического назначения [Гамзазаде А.И. Производные хитина/хитозана контролируемой структуры в качестве потенциально новых биоматериалов // Дис д. хим. н. - Москва. - 2005. - 363 с; Скрябин К.Г. Хитин и хитозан: Получение, свойства и применение / Под ред. К.Г. Скрябина, Г.А. Вихоревой, В.П. Варламова. - М.: Наука, 2002. - 368 с; Патент RU 2424812, МПК A61K 31/722, A61K 38/47, А61Р 17/02, опубл. 27.07.2011].Known examples of use in the form of carriers for immobilization of chitosan. Chitosan is an aminopolysaccharide of animal origin derived from chitin of arthropod shells. Chitosan has valuable properties, thanks to which it is a promising carrier. It is characterized by non-toxicity, non-antigenicity, has a high sorption ability, is compatible with most drugs, exhibits antibacterial and antifungal effects, is biocompatible with human tissues, affects the regeneration of damaged skin, is biodegradable in a natural metabolic way. Chitosan is widely used in biotechnology, pharmacology and is the main component of many medicines and cosmetic preparations. Biocompatibility with living tissues, closeness in functional qualities to the components of the dermis in vivo, bioinertness, biodegradability, biocidal and other properties of chitosan determine the prospects of developing new materials for medical and biological purposes based on it [Gamzazade A.I. Derivatives of chitin / chitosan of a controlled structure as potential new biomaterials // Dis. n - Moscow. - 2005 .-- 363 s; Scriabin K.G. Chitin and Chitosan: Preparation, Properties, and Use / Ed. K.G. Scriabin, G.A. Vikhoreva, V.P. Varlamova. - M .: Nauka, 2002 .-- 368 s; Patent RU 2424812, IPC A61K 31/722, A61K 38/47, A61P 17/02, publ. 07/27/2011].

Коллагеназа и хитозан применялись в одном препарате при создании бальзама для ног [Патент RU 2112500, МПК A61K 7, опубл. 10.06.1998], где использовались как смесь компонентов. Было отмечено, что переносимость бальзама удовлетворительна, раздражающее и аллергизирующее действия отсутствовали. Под влиянием бальзама у пациентов уменьшалась потливость ног, гиперкератоз и омозолелость стоп, исчезал неприятный запах (дезодорирующее действие). Он хорошо снимал явления воспаления и шелушения, способствовал заживлению трещин, потертости и микроэрозий.Collagenase and chitosan were used in one preparation to create a foot balm [Patent RU 2112500, IPC A61K 7, publ. 06/10/1998], where they were used as a mixture of components. It was noted that the tolerance of the balm is satisfactory, irritating and allergenic effects were absent. Under the influence of the balm in patients, perspiration of the legs, hyperkeratosis and callosity of the feet decreased, an unpleasant odor (deodorizing effect) disappeared. He well shot the phenomena of inflammation and peeling, contributed to the healing of cracks, scuffs and microerosion.

Технический результат заявленного изобретения заключается в увеличении скорости ферментативной реакции и повышении эффективности использования препарата на основе коллагеназы и хитозана, в том числе при осуществлении реакции на твердых поверхностях.The technical result of the claimed invention is to increase the speed of the enzymatic reaction and increase the efficiency of use of the drug based on collagenase and chitosan, including when carrying out the reaction on solid surfaces.

В своей работе мы использовали в виде носителей для иммобилизации пищевой хитозан с молекулярной массой менее 100 кДа и его производное -сукцинат хитозана [Неклюдов А.Д., Иванкин А.Н. Экологические основы биотехнологии. - М: ГОУ ВПО МГУЛ, 2006, С. 164-180], а коллагеназу иммобилизовали методом включения в гель, благодаря чему ферменты становятся более стабильными, обладают пролонгированным действием.In our work, we used as carriers for immobilization of food chitosan with a molecular mass of less than 100 kDa and its derivative, chitosan succinate [Neklyudov AD, Ivankin AN Ecological basis of biotechnology. - M: GOU VPO MGUL, 2006, S. 164-180], and collagenase was immobilized by the method of incorporation into the gel, so that the enzymes become more stable and have a prolonged effect.

Технический результат достигается тем, что в способе получения препарата коллагеназы в геле на основе пищевого хитозана или сукцината хитозана, включающем иммобилизацию коллагеназы в буферном растворе на матрицу пищевого хитозана с молекулярной массой менее 100 кДа или сукцината хитозана в соотношении 20 мл раствора фермента в концентрации 1 мг/мл на 1 г носителя; в качестве буферного раствора для иммобилизации используют 0.05 М ацетатный буфер с рН 5.8 или 0.05 М глициновый буфер с рН 9.0; инкубирование при комнатной температуре с периодическим перемешиванием в течение 2 часов, промывку образовавшегося осадка 50 мМ трис-HCl буфером (рН 7.5) до отсутствия в промывных водах белка.The technical result is achieved in that in a method for producing a collagenase preparation in a gel based on food chitosan or chitosan succinate, comprising immobilizing collagenase in a buffer solution to a food chitosan matrix with a molecular weight of less than 100 kDa or chitosan succinate in a ratio of 20 ml of an enzyme solution in a concentration of 1 mg / ml per 1 g of carrier; 0.05 M acetate buffer with a pH of 5.8 or 0.05 M glycine buffer with a pH of 9.0 is used as a buffer solution for immobilization; incubation at room temperature with periodic stirring for 2 hours, washing the precipitate with 50 mM Tris-HCl buffer (pH 7.5) until there is no protein in the washings.

Применение хитозана с указанной молекулярной массой в совокупности с использованием 0.05 М ацетатного буфера позволило получить гелеобразный препарат. Гелеобразный препарат, в отличие от порошкового, позволяет проводить ферментативные реакции не только в растворах, но и на твердых субстратах, что в свою очередь облегчает нанесение препарата в область раны или ожога, увеличивает эффективность.The use of chitosan with the indicated molecular weight combined with the use of 0.05 M acetate buffer made it possible to obtain a gel-like preparation. A gel-like preparation, unlike a powder one, allows carrying out enzymatic reactions not only in solutions, but also on solid substrates, which in turn facilitates the application of the drug to the wound or burn area, and increases the efficiency.

На фиг. 1 приведена диаграмма значений содержания белка (в мг на 1 г носителя) в препаратах иммобилизованной коллагеназы, на фиг. 2 -диаграмма значений общей активность (в ед на 1 мл раствора), на фиг. 3 - диаграмма значений удельной активности (в ед на 1 мг белка в пробе), где 1 - коллагеназа, иммобилизованная на сукцинате хитозана с использованием ацетатного буфера; 2 - коллагеназа, иммобилизованная на пищевом хитозане с использованием ацетатного буфера; 3 - коллагеназа, иммобилизованная на сукцинате хитозана с использованием глицинового буфера; 4 - коллагеназа, иммобилизованная на пищевом хитозане с использованием глицинового буфера.In FIG. 1 is a diagram of protein content values (in mg per 1 g of carrier) in immobilized collagenase preparations; FIG. 2 is a diagram of the values of total activity (in units per 1 ml of solution), in FIG. 3 is a diagram of specific activity values (in units per 1 mg of protein in a sample), where 1 is collagenase immobilized on chitosan succinate using an acetate buffer; 2 - collagenase immobilized on food chitosan using acetate buffer; 3 - collagenase immobilized on chitosan succinate using glycine buffer; 4 - collagenase immobilized on food chitosan using glycine buffer.

Пример реализации способа.An example implementation of the method.

В качестве объекта была выбрана коллагеназа из Clostridium histolyticum фирмы «Sigma-Aldrich», субстратом для гидролиза служил азоказеин фирмы «Sigma-Aldrich». В качестве носителей для иммобилизации применяли два вида хитозана (ЗАО «Биопрогресс»): хитозан пищевой с молекулярной массой менее 100 кДа и сукцинат хитозана.Collagenase from Clostridium histolyticum from Sigma-Aldrich company was chosen as an object; the azocasein from Sigma-Aldrich company was used as a substrate for hydrolysis. Two types of chitosan (Bioprogress CJSC) were used as carriers for immobilization: food chitosan with a molecular mass of less than 100 kDa and chitosan succinate.

Иммобилизацию коллагеназы на матрице хитозана осуществляли путем включения в гель. К 1 г хитозана добавляли 20 мл раствора фермента (в концентрации 1 мг/мл), инкубировали в течение 2 часов. После окончания инкубации образовавшийся осадок (в виде геля) промывали 50 мМ трис-HCl буфером (рН 7.5) до отсутствия в промывных водах белка (контроль осуществляли на спектрофотометре СФ-2000 при λ=280 нм).Collagenase immobilization on a chitosan matrix was carried out by incorporation into a gel. To 1 g of chitosan was added 20 ml of an enzyme solution (at a concentration of 1 mg / ml), incubated for 2 hours. After incubation, the precipitate formed (in the form of a gel) was washed with 50 mM Tris-HCl buffer (pH 7.5) until there was no protein in the washings (control was performed on an SF-2000 spectrophotometer at λ = 280 nm).

Содержание белка в иммобилизованных препаратах коллагеназы 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 фермента проводили на субстрате азоказеине (Fluka). К 50 мг образца добавляли 200 мкл трис-HCl буфера (рН 7.5), 800 мкл азоказеина (0.5% в 50 мМ трис-HCl буфере, рН 7.5) и инкубировали 2 часа при 37°С. Далее добавляли 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 ТХУ, 50 мг образца и 200 мкл трис-HCl буфера. За единицу каталитической активности принимали количество фермента, которое в условиях эксперимента гидролизует 1 мкМ субстрата за 1 мин. Удельную протеолитическую активность коллагеназы рассчитывали по формуле:The protein content in immobilized collagenase 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]. Determination of the proteolytic activity of the enzyme was carried out on a substrate azocasein (Fluka). 200 μl of Tris-HCl buffer (pH 7.5), 800 μl of azocasein (0.5% in 50 mM Tris-HCl buffer, pH 7.5) were added to 50 mg of the sample and incubated for 2 hours at 37 ° C. Next, 800 μl of TCA (5%) was added, incubated for 10 minutes at -4 ° C, then centrifuged for 3 min at 13000 rpm to remove non-hydrolyzed azocasein. To 1200 μl of the supernatant was added 240 μl of 3% NaOH to neutralize the acid, after which the optical density of the experimental sample was measured at 410 nm in 1 cm cuvette. The control sample contained 800 μl of azocasein, 800 μl of TCA, 50 mg of sample, and 200 μl of Tris-HCl buffer. 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 collagenase was calculated by the formula:

ПА=D*1000/120/200/Ср,PA = D * 1000/120/200 / Cp,

где ПА - протеолитическая активность, мкМ/мин на 1 мг белка, D - оптическая плотность пробы при 410 нм, Ср - 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 of the sample at 410 nm, Cp 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 полученных 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 t-student criterion.

На первом этапе экспериментов для получения гетерогенных биокатализаторов на основе коллагеназы, иммобилизованной путем включения в гель на основе сукцината хитозана и пищевого хитозана, в качестве иммобилизационной среды мы использовали 0.05 М ацетатные буферные растворы с рН в диапазоне от 4.0 до 5.8 и 0.05 М глициновые буферные растворы с рН в диапазоне от 8.6 до 10.5. Результаты для наиболее подходящих буферных систем отражены на фиг. 1-3.At the first stage of the experiments, to obtain heterogeneous biocatalysts based on collagenase immobilized by incorporation of chitosan and food chitosan into a gel based on succinate, we used 0.05 M acetate buffer solutions with pH ranging from 4.0 to 5.8 and 0.05 M glycine buffer solutions as an immobilization medium with a pH in the range of 8.6 to 10.5. The results for the most suitable buffer systems are shown in FIG. 1-3.

Анализ содержания белка в гетерогенных препаратах показал, что наибольшее количество коллагеназы (в мг на г носителя), иммобилизованной путем включения в гель на основе пищевого хитозана, наблюдается при использовании глицинового буфера с рН 8.6. При иммобилизации на сукцинате хитозана количество коллагеназы оказалось выше при использовании глицинового буфера с рН 8.6, 9.5, 10.0, 10.5 и ацетатного буфера с рН 4.0, 5.5 (фиг. 1).Analysis of the protein content in heterogeneous preparations showed that the largest amount of collagenase (in mg per g of carrier) immobilized by incorporation into food gel based on food chitosan was observed using a glycine buffer with a pH of 8.6. When immobilized on chitosan succinate, the amount of collagenase was higher when using glycine buffer with pH 8.6, 9.5, 10.0, 10.5 and acetate buffer with pH 4.0, 5.5 (Fig. 1).

Общая активность (в ед на мл раствора) коллагеназы, иммобилизованной путем включения в гель на основе пищевого хитозана, оказалась выше при использовании глицинового буфера с рН 8.6-10.0 и ацетатного буфера с рН 5.8. При иммобилизации на матрице сукцината хитозана общая активность коллагеназы оказалась выше при использовании глицинового буфера с рН 9.0, 10.5, а также ацетатного буфера с диапазоном рН 5.5-5.8 (фиг. 2).The total activity (in units per ml of solution) of collagenase immobilized by incorporation into food gel based on food chitosan turned out to be higher when using glycine buffer with pH 8.6-10.0 and acetate buffer with pH 5.8. When immobilized on a chitosan succinate matrix, the total collagenase activity was higher when using glycine buffer with a pH of 9.0, 10.5, and acetate buffer with a pH range of 5.5-5.8 (Fig. 2).

Наибольшую удельную активность показали препараты коллагеназы, иммобилизованные путем включения в гель на основе пищевого хитозана и сукцината хитозана при использовании 0.05 М глицинового буфера с рН 9.0 и 0.05 М ацетатного буфера с рН 5.8 (фиг. 3).The highest specific activity was shown by collagenase preparations immobilized by incorporation into a gel based on food chitosan and chitosan succinate using 0.05 M glycine buffer with pH 9.0 and 0.05 M acetate buffer with pH 5.8 (Fig. 3).

Метод иммобилизации путем включения коллагеназы в гель имеет ряд преимуществ над другими способами связывания фермента с матрицей носителя. Благодаря такому методу иммобилизации фермент фактически не прикреплен к носителю, следовательно, отсутствуют стерические препятствия, препарат защищен от многих неблагоприятных факторов среды, в т.ч. от инактивации вследствие бактериального заражения, также можно создавать иммобилизованные препараты любой геометрической конфигурации. Мы сравнили полученные результаты по определению каталитической активности и содержания белка для препаратов коллагеназы, иммобилизованных на матрицах сукцината хитозана и пищевого хитозана. 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 коллагеназы путем включения в гель на основе пищевого хитозана или сукцината хитозана при применении в качестве иммобилизационной среды 0.05 М глицинового буфера с рН 9.0 или 0.05 М ацетатного буфера с рН 5.8. При использовании препаратов в медицине или аналитической практике необходим компромисс между высокой активностью и стабильностью катализатора.The method of immobilization by incorporating collagenase into the gel has several advantages over other methods of binding the enzyme to the carrier matrix. Thanks to this method of immobilization, the enzyme is not actually attached to the carrier, therefore, there are no steric obstacles, the drug is protected from many adverse environmental factors, including from inactivation due to bacterial infection, it is also possible to create immobilized preparations of any geometric configuration. We compared the results obtained for determining the catalytic activity and protein content for collagenase preparations immobilized on chitosan succinate and food chitosan matrices. 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 collagenase was immobilized by incorporation into a gel based on food chitosan or chitosan succinate when used as an immobilization medium 0.05 M glycine buffer with a pH of 9.0 or 0.05 M acetate buffer with a pH of 5.8. When using drugs in medicine or analytical practice, a compromise is needed between high activity and catalyst stability.

Из вышеизложенного материала следует, что среди апробированных нами вариантов иммобилизации для создания гетерогенных препаратов на основе коллагеназы и хитозана наиболее перспективным является включение фермента в гель на основе сукцината хитозана или пищевого хитозана при использовании 0.05 М глицинового буфера с рН 9.0 или 0.05 М ацетатного буфера с рН 5.8.From the above material, it follows that among the immobilization options we tested for creating heterogeneous preparations based on collagenase and chitosan, the most promising is the inclusion of the enzyme in a gel based on chitosan succinate or food chitosan when using 0.05 M glycine buffer with pH 9.0 or 0.05 M acetate buffer with pH 5.8.

Таким образом, была разработана методика получения гетерогенного биокатализатора на основе коллагеназы, иммобилизованной на матрице пищевого хитозана или сукцината хитозана путем включения в гель.Thus, a technique was developed for producing a heterogeneous biocatalyst based on collagenase immobilized on a matrix of food chitosan or chitosan succinate by incorporation into a gel.

Claims (1)

Способ получения препарата коллагеназы в геле на основе пищевого хитозана или сукцината хитозана, включающий иммобилизацию коллагеназы в буферном растворе на матрицу пищевого хитозана с молекулярной массой менее 100 кДа или сукцината хитозана в соотношении 20 мл раствора фермента в концентрации 1 мг/мл на 1 г носителя; в качестве буферного раствора для иммобилизации используют 0.05 М ацетатный буфер с рН 5.8 или 0.05 М глициновый буфер с рН 9.0; инкубирование при комнатной температуре с периодическим перемешиванием в течение 2 часов, промывку образовавшегося осадка 50 мМ трис-HCl буфером (рН 7.5) до отсутствия в промывных водах белка.A method of producing a collagenase preparation in a gel based on food chitosan or chitosan succinate, comprising immobilizing collagenase in a buffer solution to a food chitosan matrix with a molecular weight of less than 100 kDa or chitosan succinate in a ratio of 20 ml of an enzyme solution in a concentration of 1 mg / ml per 1 g of carrier; 0.05 M acetate buffer with a pH of 5.8 or 0.05 M glycine buffer with a pH of 9.0 is used as a buffer solution for immobilization; incubation at room temperature with periodic stirring for 2 hours, washing the precipitate with 50 mM Tris-HCl buffer (pH 7.5) until there is no protein in the washings.
RU2018142755A 2018-12-03 2018-12-03 Method for producing collagenase preparation in gel based on food chitosan and chitosan succinate RU2712528C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018142755A RU2712528C1 (en) 2018-12-03 2018-12-03 Method for producing collagenase preparation in gel based on food chitosan and chitosan succinate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018142755A RU2712528C1 (en) 2018-12-03 2018-12-03 Method for producing collagenase preparation in gel based on food chitosan and chitosan succinate

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2712528C1 true RU2712528C1 (en) 2020-01-29

Family

ID=69624884

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018142755A RU2712528C1 (en) 2018-12-03 2018-12-03 Method for producing collagenase preparation in gel based on food chitosan and chitosan succinate

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2712528C1 (en)

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ARANAZ I. et al.,Functional Characterization of Chitin and Chitosan, Current Chemical Biology, 2009, vol.3, N2, pp.203-230. DAI-HUNG NGO et al. Biological effects of chitosan and its derivatives, Food Hydrocolloids, 2015, vol.51, pp.200-216. *
КОНОН А.Д. и др. Особенности биотехнологий клостридиальных коллагеназ - перспективных ферментов медицинского назначения, Медицина экстремальных ситуаций, 2016, т.56, н.2, стр.45-57. *
ЛОГИНОВА О.О. и др. Подбор методики количественного определения трипсина, иммобилизованного на матрице хитозана, и его каталитической активности, Вестник воронежского государственного университета, 2013, н.2, стр.116-119. *
СЛИВКИН А.И. и др. Разработка биокатализатора на основе трипсина, иммобилизованного на хитозане, Сорбционные и хроматографические процессы, 2013, т.13, н.1, стр.53-59. *
СЛИВКИН А.И. и др. Разработка биокатализатора на основе трипсина, иммобилизованного на хитозане, Сорбционные и хроматографические процессы, 2013, т.13, н.1, стр.53-59. ARANAZ I. et al.,Functional Characterization of Chitin and Chitosan, Current Chemical Biology, 2009, vol.3, N2, pp.203-230. DAI-HUNG NGO et al. Biological effects of chitosan and its derivatives, Food Hydrocolloids, 2015, vol.51, pp.200-216. КОНОН А.Д. и др. Особенности биотехнологий клостридиальных коллагеназ - перспективных ферментов медицинского назначения, Медицина экстремальных ситуаций, 2016, т.56, н.2, стр.45-57. ЛОГИНОВА О.О. и др. Подбор методики количественного определения трипсина, иммобилизованного на матрице хитозана, и его каталитической активности, Вестник воронежского государственного университета, 2013, н.2, стр.116-119. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Altun et al. Immobilization of pepsin on chitosan beads
Costa et al. 17 Enzyme Immobilization in Biodegradable Polymers for Biomedical Applications
CA1227132A (en) Preparation having a higher collagenolytic activity and pharmaceutical compositions containing same
JPH10510516A (en) Polypeptides with reduced allergenicity
Mazzeo et al. Characterization of the kinetics and mechanism of degradation of human mesenchymal stem cell-laden poly (ethylene glycol) hydrogels
Dosadina et al. The effect of immobilization, drying and storage on the activity of proteinases immobilized on modified cellulose and chitosan
Daboor et al. Extraction and purification of collagenase enzymes: a critical review
Rezakhani et al. Immobilization of protease in biopolymers (mixture of alginate-chitosan)
Monteiro et al. Immobilization of trypsin on polysaccharide film from Anacardium occidentale L. and its application as cutaneous dressing
RU2677858C2 (en) Method for obtaining heterogeneous enzyme preparation based on ficin, with wound-healing and regenerative properties
RU2712528C1 (en) Method for producing collagenase preparation in gel based on food chitosan and chitosan succinate
RU2712690C1 (en) Method of producing papain preparation in gel based on food chitosan and chitosan succinate
RU2711786C1 (en) Method for producing a heterogeneous bromeline preparation which is covalently bound to a chitosan matrix
Red’ko et al. Development of a method for obtaining bromelain associates with chitosan micro-and nanoparticles
RU2771183C1 (en) Method for producing ficin preparation in gel based on carboxymethylcellulose
RU2691611C1 (en) Method of producing bromelain in gel based on food chitosan and chitosan succinate
RU2678435C2 (en) Method of obtaining a heterogeneous drug based on collagenase and chitosan
RU2769243C1 (en) Method for producing heterogeneous enzyme preparation based on ficin and low-molecular chitosan
RU2788455C1 (en) Method for obtaining a composite preparation of papain and sodium alginate in the form of a thick solution
RU2792785C1 (en) Method for obtaining composite preparation of bromelain and sodium alginate 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
RU2750377C1 (en) Method for producing immobilized enzyme preparation based on bromelain, hyaluronic acid and polysaccharides modified with vinyl monomers
RU2677232C2 (en) Method for obtaining heterogeneous preparation of various dispersities based on bromelain and chitosan
RU2822736C1 (en) Method of producing hybrid preparation of papain and chitosan ascorbate in form of thick solution
RU2750378C1 (en) Method for producing immobilized enzyme preparation based on papain, polysaccharides modified with vinyl monomers