RU2771183C1 - Method for producing ficin preparation in gel based on carboxymethylcellulose - Google Patents
Method for producing ficin preparation in gel based on carboxymethylcellulose Download PDFInfo
- Publication number
- RU2771183C1 RU2771183C1 RU2021124260A RU2021124260A RU2771183C1 RU 2771183 C1 RU2771183 C1 RU 2771183C1 RU 2021124260 A RU2021124260 A RU 2021124260A RU 2021124260 A RU2021124260 A RU 2021124260A RU 2771183 C1 RU2771183 C1 RU 2771183C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ficin
- enzyme
- carboxymethyl cellulose
- solution
- buffer
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K38/00—Medicinal preparations containing peptides
- A61K38/16—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
- A61K38/43—Enzymes; Proenzymes; Derivatives thereof
- A61K38/46—Hydrolases (3)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N11/00—Carrier-bound or immobilised enzymes; Carrier-bound or immobilised microbial cells; Preparation thereof
- C12N11/02—Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier
- C12N11/04—Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier entrapped within the carrier, e.g. gel or hollow fibres
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N11/00—Carrier-bound or immobilised enzymes; Carrier-bound or immobilised microbial cells; Preparation thereof
- C12N11/02—Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier
- C12N11/10—Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier the carrier being a carbohydrate
- C12N11/12—Cellulose or derivatives thereof
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Zoology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Gastroenterology & Hepatology (AREA)
- Immunology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Pharmacology & Pharmacy (AREA)
- Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Medicinal Preparation (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано в химико-фармацевтической промышленности, медицинской практике, косметологии и исследовательских целях. Изобретение может применяться при создании лекарственных препаратов в виде гелей ранозаживляющего и противоожогового назначения, а также для предотвращения образования шрамов.The invention relates to biotechnology and can be used in the chemical and pharmaceutical industry, medical practice, cosmetology and research purposes. The invention can be used in the creation of medicinal preparations in the form of gels for wound healing and anti-burn purposes, as well as for preventing the formation of scars.
Фицин (КФ 3.4.22.3) - протеолитический фермент растительного происхождения класса гидролаз, катализирующий гидролиз пептидов, амидов и сложных эфиров. Фицин выделяют из плодов, стеблей и листьев тропических растений рода Ficus. Его молекулярная масса составляет 23 кДа, активен в диапазоне рН 6.5-9.5, температурный оптимум активности находится в пределах 60-65°С, фермент инактивируется при 80°С.Ficin (EC 3.4.22.3) is a proteolytic enzyme of plant origin from the class of hydrolases, catalyzing the hydrolysis of peptides, amides and esters. Ficin is isolated from fruits, stems and leaves of tropical plants of the genus Ficus. Its molecular weight is 23 kDa, it is active in the pH range of 6.5-9.5, the temperature optimum of activity is in the range of 60-65°C, the enzyme is inactivated at 80°C.
Фицин применяется во многих областях народного хозяйства, например, в производстве активных пептидов из недорогих белков, для получения антител посредством специфического гидролиза пептидных связей, для улучшения органолептических или функциональных свойств пищевых продуктов, в пивоваренной, фармацевтической и сыродельной промышленностях. Фермент обладает способностью расщеплять фибриноген и поэтому может действовать как антикоагулянт [Hamed Μ. В., El-Badry Μ. О., Kandil Ε. I., Borai I. Η., Fahmy A. S. A contradictory action of procoagulant ficin by a fibrinolytic serine protease from Egyptian Ficus carica latex // Biotechnology Reports. - 2020. - V. 27 - P. 8]. Кроме того, он обладает такими свойствами как противовоспалительное, антитромботическое, противораковое, иммуномодулирующее [Ribeiro J.S., Barboza A.D.S., СЕ. et al. Novel in-office peroxide-free tooth-whitening gels: bleaching effectiveness, enamel surface alterations, and cell viability // Scientific Reports. - 2020. V.10. - Р. 8].Ficin is used in many areas of the national economy, for example, in the production of active peptides from inexpensive proteins, to obtain antibodies by specific hydrolysis of peptide bonds, to improve the organoleptic or functional properties of food products, in the brewing, pharmaceutical and cheese-making industries. The enzyme has the ability to break down fibrinogen and therefore can act as an anticoagulant [Hamed Μ. B., El-Badry M. O., Kandil E. I., Borai I. H., Fahmy AS A contradictory action of procoagulant ficin by a fibrinolytic serine protease from Egyptian Ficus carica latex // Biotechnology Reports. - 2020. - V. 27 - P. 8]. In addition, it has properties such as anti-inflammatory, antithrombotic, anticancer, immunomodulatory [Ribeiro JS, Barboza ADS, SE. et al. Novel in-office peroxide-free tooth-whitening gels: bleaching effectiveness, enamel surface alterations, and cell viability // Scientific Reports. - 2020. V.10. - R. 8].
Ферменты в целом, и цистеиновые протеазы, в частности - это высокоэффективные биокатализаторы, которые способны работать в мягких условиях реакции, обладающие высокой селективностью и низкой экологической и физиологической токсичностью. Нативные энзимы сильно подвержены изменяющимся условиям среды, поэтому целесообразно их иммобилизовать. Иммобилизация фермента может способствовать его повторному использованию и, таким образом, сделать процесс экономически выгоднее. Более того, улучшается стабильность, устойчивость к химическим веществам или ингибиторам, повышается чистота энзима [Siar Е.-Н., Barbosa О., Zidoune M.N., Fernandez-Lafuente R. Immobilization/Stabilization of Ficin Extract on Glutaraldehyde-Activated Agarose Beads. Variables That Control the Final Stability and Activity in Protein Hydrolyses // Catalysts. - 2018. - V. 8. - P. 8].Enzymes in general, and cysteine proteases in particular, are highly efficient biocatalysts capable of operating under mild reaction conditions, with high selectivity and low environmental and physiological toxicity. Native enzymes are highly susceptible to changing environmental conditions, so it is advisable to immobilize them. Immobilization of the enzyme can facilitate its reuse and thus make the process more cost effective. Moreover, stability, resistance to chemicals or inhibitors is improved, and the purity of the enzyme is increased [Siar E.-H., Barbosa O., Zidoune MN, Fernandez-Lafuente R. Immobilization/Stabilization of Ficin Extract on Glutaraldehyde-Activated Agarose Beads. Variables That Control the Final Stability and Activity in Protein Hydrolyses // Catalysts. - 2018. - V. 8. - P. 8].
Известен способ получения иммобилизованного ферментного препарата на основе фицина, полисахаридов, модифицированных виниловыми мономерами, и гиалуроновой кислоты [Патент RU 2744457 С1, МПК A61K 38/00, A61K 38/46, A61K 47/36, C12N 11/08, А61Р 17/02, опубл. 09.03.2021. Бюл. № 7]. Способ включает растворение фицина в водном растворе низкомолекулярной гиалуроновой кислоты 300 кДа, или среднемолекулярной гиалуроновой кислоты 500 кДа, или высокомолекулярной гиалуроновой кислоты 800 кДа в соотношении 10 мг фицина на 2 мл водного раствора низкомолекулярной гиалуроновой кислоты 300 кДа, или среднемолекулярной гиалуроновой кислоты 500 кДа, или высокомолекулярной гиалуроновой кислоты 800 кДа в концентрации 1.5%, при этом осуществляют перемешивание до полного растворения при комнатной температуре; затем проводят иммобилизацию фицина путем добавления к полученной смеси графт-сополимера карбоксиметилцеллюлозы с молекулярной массой 50-100 кДа (КМЦ) или хитозана (ХТЗ) с молекулярной массой 50-100 кДа с N-винилимидазолом (ВИ) или Ν,Ν-диметиламиноэтилметакрилатом (ДМАЭМА) в количестве от 100 до 290 мг для получения жидкого препарата или от 300 до 500 мг для получения геля. К недостаткам способа можно отнести невозможность получения данным способом твердых или порошковых препаратов.A known method for producing an immobilized enzyme preparation based on ficin, polysaccharides modified with vinyl monomers, and hyaluronic acid [Patent RU 2744457 C1, IPC A61K 38/00, A61K 38/46, A61K 47/36, C12N 11/08, A61P 17/02 , publ. 03/09/2021. Bull. No. 7]. The method includes dissolving ficin in an aqueous solution of low molecular weight
Существует большое количество носителей, используемых для иммобилизации ферментов. Большой интерес отводится биополимерам. Карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) - полисахарид, представляющий собой химическую модификацию целлюлозы. КМЦ нетоксична для человека, водорастворима. Широкий спектр применения КМЦ включает: заживление хронических ран (язвы стопы, диабетические) и заживление острых ран, таких как ссадины, ожоги первой и второй степени. Кроме того, раневые повязки с КМЦ известны своей гибкостью, способностью абсорбировать экссудат, способствуют ангиогенезу и аутолитической санации раны. Она послужила основой для многих лекарств и материалов, имплантированных или установленных в человеческом теле.There are a large number of carriers used to immobilize enzymes. Biopolymers are of great interest. Carboxymethylcellulose (CMC) is a polysaccharide that is a chemical modification of cellulose. CMC is non-toxic to humans, water soluble. The wide range of applications of CMC includes: the healing of chronic wounds (foot ulcers, diabetics) and the healing of acute wounds such as abrasions, first and second degree burns. In addition, CMC wound dressings are known for their flexibility, ability to absorb exudate, promote angiogenesis and autolytic wound debridement. It has provided the basis for many drugs and materials implanted or installed in the human body.
Предложены препараты эритропоэтина и способ местного нанесения для заживления кожных ран [Патент RU 2465003 С2, МПК A61K 38/18, A61K 9/10, A61K 47/38, А61Р 17/02, опубл. 27.10.2012. Бюл. № 30]. Изобретение относится к области медицины и фармацевтической промышленности и представляет собой гелеобразную или вязкую композицию, пригодную для местного и локального заживления ран на травмированной коже, содержащую эритропоэтин (ЭПО) и по меньшей мере один гелеобразующий полисахарид, поддающийся разбуханию, в концентрации 0.4-4% мас./мас., выбранный из одного или более чем одного члена группы, состоящей из: гидроксиэтилцеллюлозы, гидроксиметилцеллюлозы, карбоксиэтилцеллюлозы, карбоксиметилцеллюлозы, которая может быть получена путем смешивания ЭПО в лиофилизированной или суспендированной форме с предварительно разбухшим полисахаридом, имеющим вязкость менее 5000 мПа⋅с, и инициации полного разбухания, где полностью разбухший полисахарид имеет вязкость 20000-60000 мПа⋅с, и ЭПО присутствует в концентрации 100-500 МЕ/г гелеобразной композиции, где указанное смешивание ЭПО достигается путем диффузии ЭПО в геле в течение по меньшей мере 24 ч. Изобретение обеспечивает стабилизацию активного соединения и равномерное его высвобождение, а также эффективное лечение в случае травм или патологически индуцированного повреждения кожи.Erythropoietin preparations and a method of topical application for healing skin wounds are proposed [Patent RU 2465003 C2, IPC A61K 38/18, A61K 9/10, A61K 47/38, A61P 17/02, publ. 10/27/2012. Bull. No. 30]. The invention relates to the field of medicine and the pharmaceutical industry and is a gel-like or viscous composition suitable for local and local healing of wounds on injured skin, containing erythropoietin (EPO) and at least one gel-forming polysaccharide, amenable to swelling, at a concentration of 0.4-4% wt ./wt., selected from one or more than one member of the group consisting of: hydroxyethylcellulose, hydroxymethylcellulose, carboxyethylcellulose, carboxymethylcellulose, which can be obtained by mixing EPO in lyophilized or suspended form with a pre-swollen polysaccharide having a viscosity of less than 5000 mPa s , and initiating full swelling, where the fully swollen polysaccharide has a viscosity of 20,000-60,000 mPas, and EPO is present at a concentration of 100-500 IU/g of the gel composition, where said mixing of EPO is achieved by diffusion of EPO in the gel for at least 24 h The invention provides stabilization of the active o compounds and its uniform release, as well as effective treatment in case of trauma or pathologically induced skin damage.
Известен способ получения геля на основе карбоксиметилцеллюлозы [Патент RU 2352584 С1, МПК С08В 15/04, A61L 15/60, С08В 15/00, С08В 37/00, опубл. 20.04.2009. Бюл. № 11]. Изобретение относится к технологии получения гелевых растворов на основе модифицированной карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) и может быть использовано в химической промышленности, например, при производстве буровых растворов или в медицине, например, в качестве средства профилактики интраоперационного высыхания брюшины и образования послеоперационных спаек при операциях на органах, имеющих серозное покрытие. В способе получения геля на основе карбоксиметилцеллюлозы исходный продукт карбоксиметилцеллюлозу в натриевой форме (Na-КМЦ) сначала термообрабатывают при 120-140°С в течение 5-30 мин, а затем растворяют в воде при 18-25°С с образованием более вязкого 0.02-4.5%-ного гелевого раствора с повышенной вязкостью. Изобретение обеспечивает упрощение технологического процесса получения геля на основе модифицированной карбоксиметилцеллюлозы, снижение его стоимости. Кроме того, получение растворов с более высокой вязкостью позволяет значительно расширить область их применения, например, при операциях на органах брюшной полости.A known method of obtaining a gel based on carboxymethylcellulose [Patent RU 2352584 C1, IPC SW 15/04, A61L 15/60, SW 15/00, SW 37/00, publ. 20.04.2009. Bull. No. 11]. The invention relates to a technology for producing gel solutions based on modified carboxymethyl cellulose (CMC) and can be used in the chemical industry, for example, in the production of drilling fluids or in medicine, for example, as a means of preventing intraoperative drying of the peritoneum and the formation of postoperative adhesions during operations on organs, having a serous coating. In the method for obtaining a gel based on carboxymethylcellulose, the initial product carboxymethylcellulose in sodium form (Na-CMC) is first heat-treated at 120–140°C for 5–30 min, and then dissolved in water at 18–25°C to form a more viscous 0.02– 4.5% high viscosity gel solution. EFFECT: simplification of the technological process for obtaining a gel based on modified carboxymethyl cellulose, reduction of its cost. In addition, obtaining solutions with a higher viscosity makes it possible to significantly expand the scope of their application, for example, in operations on the abdominal organs.
Разработан способ получения противоспаечного пленочного материала на основе карбоксиметилцеллюлозы [Патент RU 2629842 С1, МПК A61L 17/10, A61L 31/04, A61L 31/14, А61Р 41/00, C08J 5/18, опубл. 04.09.2017. Бюл. № 25]. Изобретение относится к области медицины и химической технологии высокомолекулярных соединений, а именно к способу получения противоспаечного пленочного материала, включающему растворение полимера, в качестве которого используется смесь карбоксиметилцеллюлозы и гидроксиэтилцеллюлозы в соотношении от 8:2 до 3:7, в воде в присутствии структурирующего агента - глутаровой кислоты в количестве 10-50% от массы полимеров, сушку при 18-25°С и термообработку на воздухе при 98-105°С в течение 180-360 мин. Изобретение обеспечивает более длительное пребывание пленки в зоне постоперационного восстановления и увеличение противоспаечного эффекта, а также упрощение и повышение безопасности технологического процесса и понижение температуры термообработки.A method has been developed for producing an anti-adhesion film material based on carboxymethyl cellulose [Patent RU 2629842 C1, IPC A61L 17/10, A61L 31/04, A61L 31/14, A61P 41/00, C08J 5/18, publ. 09/04/2017. Bull. No. 25]. The invention relates to the field of medicine and chemical technology of macromolecular compounds, and in particular to a method for producing anti-adhesion film material, including the dissolution of a polymer, which is a mixture of carboxymethylcellulose and hydroxyethylcellulose in a ratio of 8:2 to 3:7, in water in the presence of a structuring agent - glutaric acid in an amount of 10-50% by weight of polymers, drying at 18-25°C and heat treatment in air at 98-105°C for 180-360 min. EFFECT: invention provides a longer stay of the film in the area of postoperative recovery and an increase in the anti-adhesion effect, as well as simplification and increase in the safety of the technological process and a decrease in the heat treatment temperature.
В качестве прототипа служил способ получения гетерогенного ферментного препарата на основе фицина, обладающего ранозаживляющими и регенерирующими свойствами [Патент RU 2677858 С2, МПК A61K 31/74, A61K 38/46, А61Р 17/02, C12N 11/08, опубл. 10.01.2019, Бюл. №1], включающий иммобилизацию фицина в буферном растворе на матрицу ионообменных волокон ВИОН КН-1 в соотношении 20 мл буферного раствора фицина в концентрации 1 мг/мл на 1 г волокон, при этом в качестве буферного раствора используют 0.05 Μ трис-HCl буфер с рН 7.0; далее проводят инкубирование в течение 24 часов при комнатной температуре с периодическим перемешиванием; а затем промывают образовавшийся осадок 0.05 Μ трис-HCl буфером с рН 7.0 до отсутствия в промывных водах фицина.The prototype was a method for obtaining a heterogeneous enzyme preparation based on ficin, which has wound healing and regenerating properties [Patent RU 2677858 C2, IPC A61K 31/74, A61K 38/46, A61P 17/02, C12N 11/08, publ. 01/10/2019, Bull. No. 1], which includes the immobilization of ficin in a buffer solution on a matrix of ion-exchange fibers VION KN-1 in a ratio of 20 ml of a buffer solution of ficin at a concentration of 1 mg / ml per 1 g of fibers, while 0.05 Μ Tris-HCl buffer with pH 7.0; then carry out incubation for 24 hours at room temperature with occasional stirring; and then the formed precipitate is washed with 0.05 Μ Tris-HCl buffer with pH 7.0 until the absence of ficin in the washings.
Недостатком прототипа является получение волокнистого средства, не позволяющего проводить ферментативные реакции на твердых субстратах.The disadvantage of the prototype is to obtain a fibrous means that does not allow enzymatic reactions on solid substrates.
Заявляемое изобретение предназначено для расширения числа носителей, используемых для получения иммобилизованного фицина. Применение с этой целью карбоксиметилцеллюлозы позволит получить биокатализатор с большей активностью и упростить процесс сорбции. Способ прост в исполнении, не требует предварительной активации носителя, а иммобилизованный фицин сохраняет высокую активность и стабильность. Кроме того, по сравнению с прототипом время инкубирования фермента и носителя (т.е. время иммобилизации) сокращается с 24 до 2 часов.The claimed invention is intended to expand the number of carriers used to obtain immobilized ficin. The use of carboxymethylcellulose for this purpose will make it possible to obtain a biocatalyst with greater activity and simplify the sorption process. The method is simple to perform, does not require preliminary activation of the carrier, and the immobilized ficin retains high activity and stability. In addition, compared with the prototype, the time of incubation of the enzyme and the carrier (ie, immobilization time) is reduced from 24 to 2 hours.
Технический результат заявленного изобретения заключается в разработке способа иммобилизации фицина на носителе - натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы, путем включения в гель, благодаря чему возможно проводить ферментативные реакции с большими скоростями в растворах и на твердых субстратах, фермент при этом становится более стабильным и обладает пролонгированным действием, а время иммобилизации составляет не более 2 часов.The technical result of the claimed invention consists in the development of a method for immobilizing ficin on a carrier - sodium salt of carboxymethyl cellulose, by inclusion in a gel, which makes it possible to carry out enzymatic reactions at high rates in solutions and on solid substrates, while the enzyme becomes more stable and has a prolonged action, and immobilization time is no more than 2 hours.
Технический результат достигается тем, что в способе получения гетерогенного препарата в геле на основе фицина и карбоксиметилцеллюлозы, включающем иммобилизацию ферментного препарата в буферном растворе в соотношении 20 мл раствора фермента на 1 г носителя, инкубирование при комнатной температуре с периодическим перемешиванием и промывку 0.05 Μ трис-HCl буфером до отсутствия в промывных водах белка, согласно изобретению, в качестве носителя используют натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы с молекулярной массой ~ 90 кДа, концентрация раствора фермента составляет 3 мг/мл; в качестве буферного раствора для иммобилизации используют 0.05 Μ боратный буфер с 0.1 Μ KCl в составе с рН 9.0; инкубацию проводят в течение 2 часов; образовавшийся осадок промывают 0.05 Μ трис-HCl буфером с рН 7.5.The technical result is achieved by the fact that in a method for obtaining a heterogeneous preparation in a gel based on ficin and carboxymethyl cellulose, including the immobilization of the enzyme preparation in a buffer solution in a ratio of 20 ml of the enzyme solution per 1 g of the carrier, incubation at room temperature with occasional stirring, and washing with 0.05 Μ Tris- HCl buffer until there is no protein in the washings; as a buffer solution for immobilization, 0.05 Μ borate buffer with 0.1 Μ KCl in the composition with pH 9.0 is used; incubation is carried out for 2 hours; the formed precipitate was washed with 0.05 M Tris-HCl buffer pH 7.5.
Фиг. 1. Диаграмма значений содержания белка (в мг на 1 г носителя) в препаратах фицина, включенного в гель натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы с использованием следующих буферов: 1 - 0.05 Μ ацетатный, 2 - 0.05 Μ фосфатный, 3 - 0.05 Μ боратный буфер с 0.1 Μ KCl в составе, 4 - 0.05 Μ трис-глициновый, 5 - 0.05 Μ глициновый.Fig. 1. Diagram of protein content values (in mg per 1 g of carrier) in preparations of ficin included in the gel of sodium carboxymethyl cellulose using the following buffers: 1 - 0.05 Μ acetate, 2 - 0.05 Μ phosphate, 3 - 0.05 Μ borate buffer with 0.1 Μ KCl in the composition, 4 - 0.05 Μ tris-glycine, 5 - 0.05 Μ glycine.
Фиг. 2. Диаграмма значений общей активности (в ед на 1 мл раствора) фицина, включенного в гель натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы с использованием следующих буферов: 1 - 0.05 Μ ацетатный, 2 - 0.05 Μ фосфатный, 3 - 0.05 Μ боратный буфер с 0.1 Μ KCl в составе, 4 - 0.05 Μ трис-глициновый, 5 - 0.05 Μ глициновый.Fig. Fig. 2. Diagram of total activity values (in units per 1 ml of solution) of ficin included in the gel of sodium carboxymethylcellulose salt using the following buffers: 1 - 0.05 Μ acetate, 2 - 0.05 Μ phosphate, composition, 4 - 0.05 Μ tris-glycine, 5 - 0.05 Μ glycine.
Фиг. 3. Диаграмма значений удельной активности (в ед на 1 мг белка в пробе) фицина, включенного в гель натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы с использованием следующих буферов: 1 - 0.05 Μ ацетатный, 2 - 0.05 Μ фосфатный, 3 - 0.05 Μ боратный буфер с 0.1 Μ KCl в составе, 4 - 0.05 Μ трис-глициновый, 5 - 0.05 Μ глициновый.Fig. Fig. 3. Diagram of specific activity values (in units per 1 mg of protein in the sample) of ficin included in the gel of sodium carboxymethylcellulose salt using the following buffers: 1 - 0.05 Μ acetate, 2 - 0.05 Μ phosphate, 3 - 0.05 Μ borate buffer with 0.1 Μ KCl in the composition, 4 - 0.05 Μ tris-glycine, 5 - 0.05 Μ glycine.
Пример реализации способаAn example of the implementation of the method
В качестве объекта исследования был выбран фицин фирмы «Sigma-Aldrich», субстратом для гидролиза служил азоказеин фирмы «Sigma-Aldrich». В качестве носителя для иммобилизации применяли карбоксиметилцеллюлозы натриевую соль с молекулярной массой ~ 90 кДа фирмы «Sigma-Aldrich» (каталожный номер 419273).Ficin from Sigma-Aldrich was chosen as the object of study, and azocasein from Sigma-Aldrich served as the substrate for hydrolysis. Carboxymethylcellulose sodium salt with a molecular weight of ~90 kDa from Sigma-Aldrich (catalog number 419273) was used as a carrier for immobilization.
Иммобилизацию фицина на матрице карбоксиметилцеллюлозы осуществляли путем включения в гель. К 1 г натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы добавляли 20 мл раствора фермента в концентрации 3 мг/мл, инкубировали в течение 2 часов при комнатной температуре с периодическим перемешиванием. После окончания инкубации образовавшийся осадок (в виде геля) промывали 0.05 Μ трис-HCl буфером (рН 7.5) до отсутствия в промывных водах белка (контроль осуществляли на спектрофотометре СФ-2000 при λ=280 нм).Ficin was immobilized on a carboxymethyl cellulose matrix by incorporation into a gel. To 1 g of sodium salt of carboxymethylcellulose was added 20 ml of enzyme solution at a concentration of 3 mg/ml, incubated for 2 hours at room temperature with occasional stirring. After the end of the incubation, the formed precipitate (in the form of a gel) was washed with 0.05 Μ Tris-HCl buffer (pH 7.5) until there was no protein in the washings (control was carried out on an SF-2000 spectrophotometer at λ=280 nm).
Содержание белка в иммобилизованных препаратах фицина определяли методом Лоури [Lowry О.Η., 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 protein content in immobilized ficin preparations was determined by the Lowry method [Lowry O.H., 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 протеазной активности фицина проводили на субстрате азоказеине (Sigma, США) [Sabirova A.R., Rudakova N.L., Balaban N.P., Ilyinskaya O.N., Demidyuk I.V., Kostrov S.V., Rudenskaya G.N., Sharipova M.R. A novel secreted metzincin metalloproteinase from Bacillus intermedius // FEBS Lett. - 2010 - V. 584 (21), P. 4419-425]. К 50 мг иммобилизованного образца добавляли 200 мкл 0.05 Μ трис-HCl буфера с рН 7.5, 800 мкл азоказеина (0.5% в 0.05 Μ трис-HCl буфере, рН 7.5) и инкубировали 2 часа при 37°С. Далее добавляли 800 мкл трихлоруксусной кислоты (ТХУ) (5%), инкубировали 10 минут при 4°С, затем центрифугировали в течение 3 мин при 11700 g 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 10 мм кювете. Контрольная проба содержала 800 мкл азоказеина, 800 мкл ТХУ, 50 мг образца и 200 мкл буфера (иммобилизованный фермент в контрольную пробу вносили последним, остальные операции для нее делали аналогично опытным пробам).Determination of the protease activity of ficin was carried out on the substrate azocasein (Sigma, USA) [Sabirova A.R., Rudakova N.L., Balaban N.P., Ilyinskaya O.N., Demidyuk I.V., Kostrov S.V., Rudenskaya G.N., Sharipova M.R. A novel secreted metzincin metalloproteinase from Bacillus intermedius // FEBS Lett. - 2010 - V. 584 (21), P. 4419-425]. To 50 mg of the immobilized sample, 200 µL of 0.05 µ Tris-HCl buffer, pH 7.5, 800 µL of azocasein (0.5% in 0.05 µ Tris-HCl buffer, pH 7.5) were added and incubated for 2 hours at 37°C. Next, 800 μl of trichloroacetic acid (TCA) (5%) was added, incubated for 10 minutes at 4°C, then centrifuged for 3 minutes at 11700 g to remove non-hydrolyzed azocasein. To 1200 μl of the supernatant, 240 μl of 3% NaOH was added to neutralize the acid, after which the optical density of the test sample was measured at 410 nm in a 10 mm cuvette. The control sample contained 800 μl of azocasein, 800 μl of TCA, 50 mg of the sample, and 200 μl of buffer (the immobilized enzyme was added last to the control sample, the remaining operations were performed similarly to the experimental samples).
Единицей протеазной активности служило количество фицина, которое в условиях эксперимента гидролизует 1 мкМ азоказеина за 1 мин. Удельную протеазную активность рассчитывали по формуле:The unit of protease activity was the amount of ficin, which hydrolyzes 1 μM of azocasein in 1 min under experimental conditions. Specific protease activity was calculated by the formula:
А=D*l 000/120/200/С,A \u003d D * l 000/120/200 / C,
где А - протеазная активность препарата, мкМ/мин на 1 мг белка,where A is the protease activity of the drug, µM/min per 1 mg of protein,
D - оптическая плотность раствора при 410 нм,D is the optical density of the solution at 410 nm,
С - концентрация белка в пробе, мг/мл, измеренная по методу Лоури,C - protein concentration in the sample, mg / ml, measured by the Lowry method,
120 - время инкубации в минутах,120 - incubation time in minutes,
200 - объем пробы, мкл,200 - sample volume, µl,
1000 - коэффициент для пересчета в мкМ.1000 - coefficient for conversion to µM.
Все экспериментальные исследования осуществляли минимум в 8-кратной повторности. Статистическая обработка полученных результатов проводилась при уровне значимости 5% с использованием t-критерия Стьюдента.All experimental studies were carried out in at least 8 replicates. Statistical processing of the obtained results was carried out at a significance level of 5% using Student's t-test.
Для получения гетерогенных биокатализаторов на основе фицина, иммобилизованного путем включения в гель на основе натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы, в качестве иммобилизационной среды мы использовали следующие буферы: 0.05 Μ боратный буфер с 0.1 Μ KCl в составе с рН 8.0-10.0, 0.05 Μ ацетатный с рН 4.0-5.8, 0.05 Μ глициновый с рН 8.6-10.5, 0.05 Μ трис-глициновый с рН 8.5-9.0, 0.05 Μ фосфатный с рН 5.8-7.5. Результаты отражены на фиг. 1-3.To obtain heterogeneous biocatalysts based on ficin immobilized by incorporation into a gel based on the sodium salt of carboxymethyl cellulose, we used the following buffers as an immobilization medium: 0.05 Μ borate buffer with 0.1 Μ KCl in the composition with pH 8.0–10.0, 0.05 Μ acetate buffer with pH 4.0 -5.8, 0.05 Μ glycine with pH 8.6-10.5, 0.05 Μ tris-glycine with pH 8.5-9.0, 0.05 Μ phosphate with pH 5.8-7.5. The results are shown in FIG. 1-3.
Анализ содержания белка в гетерогенных препаратах показал, что наибольшее количество фицина (в мг на г носителя), иммобилизованного путем включения в гель на основе натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы, наблюдается при использовании 0.05 Μ ацетатного буфера с рН 4.0, 4.5, 5.8 и 0.05 Μ боратного буфера с 0.1 Μ KCl в составе с рН 8.0 (фиг. 1).Analysis of the protein content in heterogeneous preparations showed that the largest amount of ficin (in mg per g of carrier), immobilized by incorporation into a gel based on sodium carboxymethylcellulose, is observed when using 0.05 M acetate buffer with pH 4.0, 4.5, 5.8, and 0.05 M borate buffer with 0.1 Μ KCl in composition with pH 8.0 (Fig. 1).
Общая активность (в ед на мл раствора) фицина, иммобилизованного путем включения в гель на основе натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы, оказалась выше при использовании 0.05 Μ боратного буфера с 0.1 Μ KCl в составе с рН 9.0 и 10.0 (фиг. 2).The total activity (in units per ml of solution) of ficin immobilized by inclusion in a gel based on the sodium salt of carboxymethyl cellulose was higher when using 0.05 M borate buffer with 0.1 M KCl in the composition with pH 9.0 and 10.0 (Fig. 2).
Наибольшую удельную активность показали препараты фицина, иммобилизованные путем включения в гель на основе натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы, при использовании 0.05 Μ фосфатного буфера с рН 5.8 (фиг. 3).The highest specific activity was shown by ficin preparations immobilized by incorporation into a gel based on the sodium salt of carboxymethyl cellulose using 0.05 M phosphate buffer with pH 5.8 (Fig. 3).
Метод иммобилизации путем включения фицина в гель имеет свои преимущества. Благодаря, иммобилизации фермент защищен от неблагоприятных условий среды, повышается его стабильность, биокатализатору можно придавать различные конфигурации, возможна его адресная доставка в организм.The method of immobilization by incorporating ficin into a gel has its own advantages. Thanks to immobilization, the enzyme is protected from adverse environmental conditions, its stability increases, the biocatalyst can be given various configurations, and its targeted delivery to the body is possible.
Мы сравнили полученные результаты по определению каталитической активности и содержания белка для препаратов фицина, включенного в гель натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы. Оптимальное соотношение содержания белка (мг на г носителя), общей активности (в ед на мл раствора) и удельной активности (в ед на мг белка) получено при иммобилизации фицина путем включения в гель натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы при использовании 0.05 Μ боратного буфера с 0.1 Μ KCl в составе с рН 9.0.We compared the results obtained by determining the catalytic activity and protein content for ficin preparations included in the gel of sodium carboxymethyl cellulose. 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 obtained by immobilizing ficin by incorporating sodium carboxymethyl cellulose into the gel using 0.05 Μ borate buffer with 0.1 Μ KCl in composition with pH 9.0.
Таким образом, была разработана методика получения гетерогенного биокатализатора на основе фицина, иммобилизованного путем включения в гель натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы.Thus, a procedure was developed for obtaining a heterogeneous biocatalyst based on ficin immobilized by incorporating sodium carboxymethyl cellulose into the gel.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021124260A RU2771183C1 (en) | 2021-08-13 | 2021-08-13 | Method for producing ficin preparation in gel based on carboxymethylcellulose |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021124260A RU2771183C1 (en) | 2021-08-13 | 2021-08-13 | Method for producing ficin preparation in gel based on carboxymethylcellulose |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2771183C1 true RU2771183C1 (en) | 2022-04-28 |
Family
ID=81458907
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021124260A RU2771183C1 (en) | 2021-08-13 | 2021-08-13 | Method for producing ficin preparation in gel based on carboxymethylcellulose |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2771183C1 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4226938A (en) * | 1975-07-23 | 1980-10-07 | Japan Atomic Energy Research Institute | Method for immobilizing enzymes |
RU2677858C2 (en) * | 2017-07-03 | 2019-01-22 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет" (ФГБОУ ВО "ВГУ") | Method for obtaining heterogeneous enzyme preparation based on ficin, with wound-healing and regenerative properties |
-
2021
- 2021-08-13 RU RU2021124260A patent/RU2771183C1/en active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4226938A (en) * | 1975-07-23 | 1980-10-07 | Japan Atomic Energy Research Institute | Method for immobilizing enzymes |
RU2677858C2 (en) * | 2017-07-03 | 2019-01-22 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет" (ФГБОУ ВО "ВГУ") | Method for obtaining heterogeneous enzyme preparation based on ficin, with wound-healing and regenerative properties |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ХОЛЯВКА М.Г. и др. Исследование физико-химических свойств цистеиновых протеиназ, иммобилизованных на матрице хитозана. Материалы ХIV международной научной конференции "Актуальные вопросы биологической физики и химии" БФФХ-2019, 21-24 ноября 2019, с. 58-59. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Ilyina et al. | Enzymic preparation of acid-free-water-soluble chitosan | |
US4004979A (en) | Preparation of active proteins cross-linked to inactive proteins | |
Nikolic et al. | Sodium periodate oxidized cotton yarn as carrier for immobilization of trypsin | |
Chiou et al. | Immobilization of Candida rugosa lipase on chitosan with activation of the hydroxyl groups | |
Altun et al. | Immobilization of pepsin on chitosan beads | |
Magnin et al. | Immobilization of enzymes into a polyionic hydrogel: Chitoxan | |
Rezakhani et al. | Immobilization of protease in biopolymers (mixture of alginate-chitosan) | |
Dosadina et al. | The effect of immobilization, drying and storage on the activity of proteinases immobilized on modified cellulose and chitosan | |
JPH0716409B2 (en) | Method of immobilizing enzyme | |
RU2677858C2 (en) | Method for obtaining heterogeneous enzyme preparation based on ficin, with wound-healing and regenerative properties | |
DE19903655A1 (en) | Hydrogel comprising protein or enzyme bonded to PEG via urea groups, useful as a dressing for wounds and burns | |
Monteiro et al. | Immobilization of trypsin on polysaccharide film from Anacardium occidentale L. and its application as cutaneous dressing | |
RU2771183C1 (en) | Method for producing ficin preparation in gel based on carboxymethylcellulose | |
RU2295538C2 (en) | Method for preparing heparins of low molecular mass | |
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 | |
RU2788455C1 (en) | Method for obtaining a composite preparation of papain and sodium alginate in the form of a thick solution | |
JP5859984B2 (en) | Test structure | |
JPS61257906A (en) | Packing cosmetic | |
RU2792785C1 (en) | Method for obtaining composite preparation of bromelain and sodium alginate in the form of a dense solution | |
RU2788454C1 (en) | Method for producing hybrid preparation of bromelain and carboxymethylcellulose in the form of a dense solution | |
RU2795425C1 (en) | Method for obtaining hybrid preparation of papain and carboxymethylcellulose in the form of a dense solution | |
RU2712528C1 (en) | Method for producing collagenase preparation in gel based on food chitosan and chitosan succinate | |
RU2677343C2 (en) | Method for obtaining heterogeneous preparation based on bromelain with the wound-healing properties | |
RU2792783C1 (en) | Method for obtaining ficin and chitosan acetate hybrid preparation in the form of a dense solution |