SK284467B6 - Spôsob výroby biokatalyzátora z polyvinylalkoholu a mechanicky vysokostabilný biokatalyzátor z polyvinylalkoholu vyrobený týmto spôsobom - Google Patents

Spôsob výroby biokatalyzátora z polyvinylalkoholu a mechanicky vysokostabilný biokatalyzátor z polyvinylalkoholu vyrobený týmto spôsobom Download PDF

Info

Publication number
SK284467B6
SK284467B6 SK1942-2000A SK19422000A SK284467B6 SK 284467 B6 SK284467 B6 SK 284467B6 SK 19422000 A SK19422000 A SK 19422000A SK 284467 B6 SK284467 B6 SK 284467B6
Authority
SK
Slovakia
Prior art keywords
polyvinyl alcohol
solution
ethers
drying
water
Prior art date
Application number
SK1942-2000A
Other languages
English (en)
Other versions
SK19422000A3 (sk
Inventor
Klaus-Dieter Vorlop
Maren Jekel
Original Assignee
Klaus-Dieter Vorlop
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 Klaus-Dieter Vorlop filed Critical Klaus-Dieter Vorlop
Publication of SK19422000A3 publication Critical patent/SK19422000A3/sk
Publication of SK284467B6 publication Critical patent/SK284467B6/sk

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/02—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques
    • C08J3/03—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques in aqueous media
    • C08J3/075—Macromolecular gels
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L29/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal or ketal radical; Compositions of hydrolysed polymers of esters of unsaturated alcohols with saturated carboxylic acids; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L29/02—Homopolymers or copolymers of unsaturated alcohols
    • C08L29/04—Polyvinyl alcohol; Partially hydrolysed homopolymers or copolymers of esters of unsaturated alcohols with saturated carboxylic acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2329/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal, or ketal radical; Hydrolysed polymers of esters of unsaturated alcohols with saturated carboxylic acids; Derivatives of such polymer
    • C08J2329/02—Homopolymers or copolymers of unsaturated alcohols
    • C08J2329/04—Polyvinyl alcohol; Partially hydrolysed homopolymers or copolymers of esters of unsaturated alcohols with saturated carboxylic acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L71/00—Compositions of polyethers obtained by reactions forming an ether link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L71/02—Polyalkylene oxides

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
  • Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
  • Colloid Chemistry (AREA)
  • Medicinal Preparation (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

Opisuje sa spôsob výroby biokatalyzátora s biologickým materiálom vo forme mikroorganizmov, enzýmov, spór a/alebo buniek, včleneným do gélu z polyvinylalkoholu, ktorý zahrnuje nasledujúce kroky: a) použitie vodného roztoku polyvinylalkoholu so stupňom hydrolýzy => 98 % mol., b) pridanie prísady, ktorá je po pridaní vo vodnom roztoku polyvinylalkoholu rozpustená a pri skoncentrovaní vytvorí oddelenú, jemne rozdelenú a vodu obsahujúcu fázu, pričom táto prísada je vybraná zo skupiny látok, ktorá obsahuje polyetylénglykol, estery celulózy, étery celulózy, estery škrobu, étery škrobu, polyalkylénglykolétery, polyalkylénglykoly, alkanoly s dlhými reťazcami (CnH2n+1OH s n 8), estery cukrov a étery cukrov, c) pridanie biologicky aktívneho materiálu, d) sušenie vodného roztoku až do obsahu zvyškovej vody maximálne 50 % hmotn. na vyvolanie oddelenia fáz a s tým spojenej želatinácie polyvinylalkoholu, e) spätné napučiavanie polyvinylalkoholu vo vodnom médiu.ŕ

Description

Vynález sa týka spôsobu výroby biokatalyzátora s biologickým materiálom vo forme mikroorganizmov, enzýmov, spór a/alebo buniek, včleneným do gélu z polyvinylalkoholu. Ďalším predmetom vynálezu je mechanicky vysokostabilný biokatalyzátor vyrobený takýmto spôsobom.
Doterajší stav techniky
Je známe, že roztoky, ktoré obsahujú polyvinylalkohol (PVA), pri státí majú zvýšenie viskozity. Tiež je známe, že PVA-roztoky sa dajú premeniť na gél, keď sa roztok zmrazí a následne sa zasa roztopí (FR 2 107 711 A). Takto pripravené gély však majú pomerne malú pevnosť.
Z EP 0 107 055 BI je ďalej známe, že pevnosť zmrazením pripravených PVA-gélov sa zvýši tým, že proces zmrazenia a roztopenia sa opakuje najmenej raz, výhodne dva- až päťkrát. Pritom sa použije PVA-roztok so stupňom zmydelnenia > 95 % mol., výhodne > 98 % mol. Horná hraničná teplota na zmrazenie roztoku je -3 °C, rýchlosť chladenia môže byť medzi 0,1 °C/min. a 50 °C/min., rýchlosť roztápania medzi 1 °C/min. a 50 °C/min. Použitý PVA má stupeň polymerizácie najmenej 700. Koncentrácia PVA v roztoku by mala byť nad 6 % hmotn. a výhodne je medzi 6 a 25 % hmotn. PVA-gél, pripravený viackrát opakovaným zmrazením a roztopením, má dobrú mechanickú pevnosť a vysoký obsah vody, ktorý sa zachová aj pri mechanickom zaťažení. Pripravený gél je vysokoelastický, netoxický a dá sa použiť na mnohé, najmä medicínske účely.
K tomuto gélu sa dajú primiešať rozličné látky a materiály, ktoré na jednej strane môžu zvýšiť pevnosť, napríklad glykol, glycerín, sacharóza, glukóza, agar, želatína, metylcelulóza atď. Pridaním účinných látok, ako je napríklad heparín, sa dajú uskutočniť medicínske použitia, pri ktorých sa účinná látka odovzdáva z gélu kontinuálne a rovnomerne v priebehu dlhého obdobia. Gél sa dá ďalej zmiešať s mikroorganizmami a enzýmami, aby sa vytvoril biologicky aktívny systém.
Z US-PS 4 663 358 je známe, že sa k vodnému roztoku polyvinylalkoholu pridávajú organické rozpúšťadlá, aby sa takto znížila teplota zmrazenia roztoku. Tým sa dosiahne, že sa pri teplotách želatinácie, ktoré sú pod -10 °C, výhodne pri asi -20 °C, zabráni zamrznutiu vody, čím sa dosiahne homogénnejší a tým transparentnejší gél. Nízka teplota želatinácie sa použije na vytvorenie jemnokryštalických gélov, ktoré majú dostatočnú mechanickú pevnosť.
Príprava PVA-gélov technikou mrazenia je nákladná a časovo náročná.
Z DE 43 27 923 C2 je známy spôsob, ktorým sa dajú pripraviť PVA-gély bez procesu mrazenia. Použitím PVA-roztoku so stupňom hydrolýzy > 99 % mol. a pridaním rozpustenej prísady, ktorá má nevodné OH-, resp. NH2-skupiny, sa dá dosiahnuť želatinácia PVA pri teplotách nad 0 °C. Proces želatinácie pritom vyžaduje niekoľko hodín, ktoré sa prípadne predĺžia ďalším mnohohodinovým skladovaním s cieľom vytvrdnúť na plnú stabilitu gólových teliesok. To je pre prípravu väčších množstiev gólových teliesok v priemyselnom meradle prirodzene nevýhodné.
Z dokumentu Inamura, Polymér Joumal, Bánd 18, č. 3, s. 269-272 (1986) je známe oddeľovanie fáz kvapalina-kvapalina agélovatenie v systémoch PVA-PEG-voda, ale bez odkazu na biologické materiály alebo biokatalyzátory.
Úlohou predloženého vynálezu je dokázať pripraviť PVA-gélové telieska jednoducho a rýchlo a pritom ešte podľa možnosti zlepšiť kvalitu pripravených gélových teliesok.
Podstata vynálezu
Podstatou vynálezu je spôsob výroby biokatalyzátora s biologickým materiálom vo forme mikroorganizmov, enzýmov, spór a/alebo buniek, včleneným do gélu z polyvinylalkoholu, ktorý zahrnuje nasledujúce kroky:
a) použitie vodného roztoku polyvinylalkoholu so stup- ňom hydrolýzy > 98 % mol.,
b) pridanie prísady, ktorá je po pridaní vo vodnom roztoku polyvinylalkoholu rozpustená a pri skoncentrovaní vytvorí oddelenú, jemne rozdelenú a vodu obsahujúcu fázu, pričom táto prísada je vybraná zo skupiny látok, ktorá obsahuje polyetylénglykol, estery celulózy, étery celulózy, estery škrobu, étery škrobu, polyalkylénglykolétery, polyalkylénglykoly, alkanoly s dlhými reťazcami (CnIl2n+|OH s n >8), estery cukrov a étery cukrov,
c) pridanie biologicky aktívneho materiálu,
d) sušenie vodného roztoku až do obsahu zvyškovej vody maximálne 50 % hmotn. na vyvolanie oddelenia fáz a s tým spojenej želatinácie polyvinylalkoholu,
e) spätné napučiavanie polyvinylalkoholu vo vodnom médiu.
Spôsob podľa tohto vynálezu umožňuje prekvapujúcim spôsobom želatináciu polyvinylalkoholu v priebehu niekoľkých minút pri teplote miestnosti alebo dokonca pri vyšších teplotách. Pridaním vo vode rozpustnej prísady a skoncentrovaním odparením vody sa vyvolá oddelenie fáz na jemné častice, v dôsledku ktorého sa želatinácia vnútri PVA-fázy podarí vo veľmi krátkom čase. Predpokladom na to je, že aj vo vode rozpustná prísada vytvára fázu, ktorá obsahuje vodu, takže oddelením fáz sa PVA-fáze v priebehu veľmi krátkeho času odoberie zodpovedajúci podiel vody, čím sa spôsobí želatinácia polyvinylalkoholu. Je účelné, ak vo vode rozpustná prísada má afinitu k vode, ktorá je prinajmenšom porovnateľná s afinitou PVA k vode.
PVA-fáza, ktorá je pri želatinácii nedostatočne zásobená vodou, naberá pri nasledujúcom spätnom napučiavaní vodu, čím sa zlepši elasticita a mechanická stabilita PVA-gélu bez toho, aby sa želatinácia zrušila. Ukázalo sa, že pri spätnom napučiavaní vedie určitý podiel elektrolytov vo vodnom médiu k vyššej stabilite PVA-gélu, takže spätné napučiavanie sa výhodne uskutoční vo vode z vodovodu alebo lepšie v soľnom roztoku. PVA-gél podľa vynálezu je výnimočne vhodný na výrobu biologického katalyzátora.
Spôsob podľa tohto vynálezu poskytuje výhodu, žc umožňuje prípravu PVA-gélu bez veľkých nákladov, najmä bez procesu mrazenia a bez opakovaných procesov sušenia, v priebehu krátkeho času, takže je možné extrémne hospodárne zhotovenie PVA-gélových teliesok. Gélové telieska podľa tohto vynálezu sa okrem toho vyznačujú vysokou elasticitou a stabilitou, najmä pevnosťou v ťahu, a z tohto hľadiska výrazne prevyšujú PVA-gélové telieska, ktoré sa dajú zhotoviť doterajšími spôsobmi.
K ďalšiemu zvýšeniu stability a elasticity PVAgélových teliesok prispieva, keď sa na ich výrobu použije dodatočne zmydelnený vodný PVA-roztok.
Výhodnou vo vode rozpustnou prísadou je polyetylénglykol, ktorý sa pridá v koncentrácii 4 až 30 % hmotn., výhodne 4 až 20 % hmotn., najmä 6 až 16 % hmotn.. Inými príkladmi možných prísad sú estery celulózy, étery celulózy, estery škrobu, étery škrobu, polyalkylénglykolétery, polyalkylénglykoly, alkanoly s dlhými reťazcami (CnH2n |OH s n > 8), estery cukrov, étery cukrov.
Sušenie vodného roztoku s cieľom oddeliť fázy a s tým spojenú želatináciu sa uskutočňuje po obsah zvyškovej vody maximálne 50 % hmota. Spodná hranica obsahu zvyškovej vody asi 10 % hmotn. je určená tým, že pripravený PVA-gél by mal byť ešte úplne spätne napúčavý, že pod obsahom zvyškovej vody asi 10 % hmotn. dochádza k zníženej elasticite gélových teliesok a že pod uvedeným obsahom zvyškovej vody sa prípadne včlenené biologické materiály môžu poškodiť. Výhodná oblasť pre obsah zvyškovej vody je medzi 10 a 30 % hmotn.
Sušenie sa dá pohodlne uskutočniť v krátkom čase odparením vody na vzduchu pri teplote okolia, ak sa vodný roztok rozdelí na malé časti, najmä také časti, v ktorých roztok má len malú hrúbku. Tak je najmä výhodne možné nakvapkať roztok na tvrdý podklad tak, aby priemer kvapiek bol najmenej dvakrát taký veľký ako výška kvapiek. Niečo podobné sa dá dosiahnuť naliatím roztoku do lejacej formy a/alebo ako povlaku na nosný materiál. Vytvorením tenkej vrstvy alebo dokonca filmu sa odparenie na požadovaný obsah zvyškovej vody dosiahne v priebehu niekoľkých minút, napríklad v priebehu 15 minút. Zrýchlenie procesu sušenia - a tým procesu želatinácie - sa dá dosiahnuť uskutočnením sušenia v sušiacej peci pri zvýšenej teplote.
Soľný roztok, použitý výhodne na spätné napučiavanie, výhodne obsahuje viacmocné anióny.
Najmä na imobilizáciu biologicky aktívneho materiálu je pri spôsobe podľa tohto vynálezu výhodné, že sa dá uskutočniť pre biologický materiál neobyčajne šetrne, takže biologický materiál má v porovnaní s inými spôsobmi imobilizácie výrazne vyššiu začiatočnú aktivitu.
To sa dá podporiť ešte tým, že vodné médium, v ktorom sa uskutočňuje spätné napučiavanie PVA-gélu, je súčasne živným roztokom pre biologicky aktívny materiál.
Hustota PVA-gélu, pripraveného podľa tohto vynálezu, sa dá modifikovať vhodnými prísadami. Tak sa dá špecifická hmotnosť napríklad zvýšiť pridaním oxidu titaničitého a znížiť pridaním čo najmenších dutých sklených guľôčok.
Želatinácia podľa tohto vynálezu je - ako sme uviedli možná pri teplote miestnosti, môže sa však uskutočniť pri nižších alebo vyšších teplotách. Biologickým materiálom, ktorý je uzavretý v PVA-géli, môžu byť enzýmy, mikroorganizmy, spóry a bunky.
Spôsob podľa tohto vynálezu sa dá realizovať v mnohých formách uskutočnenia. Tak je napríklad možné nechať prebehnúť sušenie kvapky na vytvorenie fáz v chladiacej veži počas procesu pádu, takže želatinácia po oddelení fáz sa uskutoční už pred dopadom kvapky na podklad. Tento spôsob prípravy je vhodný najmä na výrobu PVA-gélových teliesok ako materiálu na chromatografiu, ktorý môže mať priemer na laboratórne účely 10 až 100 pm a ináč 100 až 800 pm. Ďalej je možné sušiť východiskovú kvapalinu, nastavenú na vyššiu viskozitu, pri pretláčaní vlákna a pritom uskutočniť želatináciu PVA.
Gélovc teliesko, vyrobené spôsobom podľa tohto vynálezu, má oproti predtým známym gélovým telieskam lepšiu mechanickú stabilitu, najmä čo sa týka oderuvzdomosti a pevnosti v ťahu.
Tieto lepšie mechanické vlastnosti umožňujú najmä vyrábať gélové telieska podľa tohto vynálezu v reakčno-kineticky výhodnom tvare šošoviek, v ktorom doteraz známe gélové telieska nemali dostatočnú mechanickú stabilitu, najmä stabilitu pri miešaní. Gélové teliesko podľa tohto vynálezu je naproti tomu mnoho mesiacov stabilné a oderuvzdomé aj pri vysokootáčkových procesoch miešania. Tvar šošovky s veľkým priemerom a malou výškou spôso buje, že chemicky, fyzikálne alebo biologicky aktívny materiál je vždy usporiadaný v blízkosti povrchu, z čoho vyplýva reakčno-kineticky výhodná situácia.
Predložený vynález umožňuje jednoduchým spôsobom pridať do telieska z polyvinylalkoholu magnetickú prísadu, aby sa gélové telieska prípadne dali magnetmi bez ťažkostí pozberať z kvapaliny.
Ukázalo sa, že pórovitá štruktúra polyvinylalkoholových gélových teliesok podľa tohto vynálezu sa dá riadiť molekulovou hmotnosťou pridanej, oddelenie fáz spôsobujúcej prísady. Riadením molekulovej hmotnosti pridaného polyetylénglykolu, ktorého molekulová hmotnosť je výhodne medzi 800 a 1350, sa dajú nastaviť veľkosti pórov polyvinylalkoholového gólového telieska medzi 1 a 15 pm.
Na prípravu vodného roztoku polyvinylalkoholu a prísady podľa tohto vynálezu sa ukázalo, že pri použití destilovanej vody je potrebný vyšší stupeň vysušenia, aby sa dosiahli rovnaké mechanické výsledky. Tieto výsledky sa okamžite zlepšia, keď sa použije bežná voda z vodovodu s určitým stupňom tvrdosti. V dôsledku toho treba predpokladať, že určitý obsah solí vo vode je pre spôsob podľa tohto vynálezu výhodný.
Vynález v ďalšom bližšie objasnime pomocou príkladov uskutočnenia.
Príklady uskutočnenia vynálezu
Príklad 1
K 2 g PVA a 1,2 g polyetylénglykolu (PEG 1000) sa pridá 16,8 g vody. Roztok sa zahrieva na 90 °C tak dlho, kým sa všetky komponenty úplne nerozpustia, takže sa získa viskózny, bezfarebný roztok. Po ochladení na 30 °C sa polymémy roztok injekčnou striekačkou s použitím tlaku rozkvapká na polypropylénovú dosku. Rozkvapkanie sa pritom uskutoční naklepávaním kanyly na PP-dosku rýchlosťou asi 1 až 2 kvapiek/s; veľkosť kvapiek je v priemere asi 3 mm a na výšku asi 1 mm. Po nakvapkaní sa na povrchu kvapiek vytvorí biely voskovitý film. Po tom, čo sa pri teplote miestnosti odparí 89 % hmotn. vody, sa gélové telieska nechajú spätne napučiavať vo vode alebo v soľnom médiu. Získané gélové telieska majú priemer 3 až 4 mm a výšku asi 200 až 400 pm.
Príklad 2
Po ochladení polymémej suspenzie (zloženie: 2 g PVA, 1,2 g PEG 1000 a 15,8 g vody) sa 1 ml nitrifikujúcej zmiešanej kultúry (Nitrosomonas europaea a Nitrobacter winogradsky) pridá do 20 g polymémeho roztoku a disperguje, takže sa dosiahne obsah suchej biomasy (BTM) 0,06 % hmotn. Výroba gélových teliesok sa uskutoční podľa príkladu 1. Získané gélové telieska sa nechajú spätne napučiavať v štandardnom médiu s minerálnymi soľami (STMN) pre nitrifikátory. Takto pripravené imobilizáty majú priamo po imobilizácii začiatočnú aktivitu asi 70 % pre Nitrosomonas spp. a 100 % pre Nitrobacter spp. v porovnaní s rovnakým množstvom voľných nitrifikátorov.
Pri včlenení nitrifikátorov do PVA-kryogélov je pri -20 °C začiatočná aktivita pre Nitrosomonas spp. asi 1 %, pri -10 °C asi 25 % pri znižujúcej sa mechanickej stabilite PVA-hydrogélov.
Inkubácia imobilizátov sa uskutoční v rovnakom médiu pri 30 °C. Ak sa inkubuje 10 mg gélových teliesok v 30 ml STMN, tak sa po 19 dňoch dosiahne maximálna rýchlosť odbúravania amónia medzi 7 a 8 pmol NH4+/(gkat*min.).
Príklad 3
V 12,8 g H20 sa rozpustí 1,6 g polyetylénglykolu (PEG 1000), následne sa pridá 1,6 g PVA a ďalej sa postupuje ako v príklade 1. Po ochladení polymérneho roztoku na 30 °C sa 4 ml kultúry striktne anaeróbnej baktérie Clostridium butyricum NRRL B-1024, ktorá konvertuje glycerín na 1,3-propándiol (PD), pričom táto kultúra rástla cez noc v bezkyslíkovej atmosfére, dispergujú v tomto roztoku (množstvo buniek v polymémom roztoku: 6 x 107 na ml). Výroba gélových teliesok sa uskutoční podľa príkladu 1. Po tom, čo sa pri teplote miestnosti odparí 70 % hmotn. vody, sa imobilizáty nechajú spätne napučiavať v médiu s minerálnymi soľami (20-násobný nadbytok). Inkubácia gélových teliesok, obsahujúcich bunky, sa uskutoční v rovnakom médiu (40-násobný nadbytok) pri 30 °C. Na dostatočné zásobovanie imobilizovanej biomasy živinami sa médium v začiatočnej fáze rastu viackrát vymení.
Ak sa 0,25 g takto získaného imobilizovaného biokatalyzátora vloží do 40 ml média s minerálnymi soľami s 24,4 g g/1 glycerínu, koncentrácia 1,3-PD sa v priebehu 3,25 h zvýši o 2,8 g/1. To zodpovedá aktivite katalyzátora 0,14 g 1,3-PD na g kat. a hodinu. Po odpočítaní aktivity vyrastených buniek sa získa aktivita katalyzátora 0,08 g 1,3PD (gkat*h).
Príklad 4
K 2 g PVAL a 1,2 g polyetylénglykolu (PEG 1000) sa pridá 15,8 g vody a ďalej sa postupuje ako v príklade 1.
Po ochladení polymémej suspenzie na asi 30 až 37 °C sa 1 ml definovanej suspenzie spór huby Aspergillus terreus pridá k 20 g polymérneho roztoku a disperguje sa. Suspenzia spór sa zvolí tak, aby po 5 dňoch rastu vzniklo v rastovom médiu množstvo suchej biomasy 0,005 % hmotn.
Po tom, čo sa pri teplote miestnosti odparilo 70 % hmotn. vody, sa imobilizáty nechajú spätne napučiavať v médiu s minerálnymi soľami pre Aspergillus terreus (20násobný nadbytok).
Inkubácia imobilizátov sa uskutoční v rastovom médiu. Na produkciu kyseliny itakónovej sa rastové médium nahradí produkčným médiom.
Pripravené imobilizáty majú priamo po imobilizácii začiatočnú aktivitu asi 60 % v porovnaní s rovnakým množstvom voľných buniek húb. Ak sa 0,2 g gélových teliesok inkubuje v 100 ml produkčného média so 60 g/'J glukózy, po 7 dňoch sa dosiahnu produktivity 35 mg kyseliny itakónovej/(gkat*h).
Príklad 5
Väčšie množstvá gélových teliesok sa získajú rozkvapkaním polymérneho roztoku (zloženie podľa príkladu 1) multidýzovým systémom na dopravný pás. Podľa princípu pásovej sušičky sa kvapky PVA vysušia v sušiacom tuneli až na definovaný obsah zvyškovej vlhkosti a následne sa stieračom pozberajú do záchytnej nádoby a tam sa nechajú spätne napučať a premyjú sa.
Príklad 6
Pri výrobe podľa príkladu 1 sa polymérny roztok nerozkvapká, ale naleje sa do vopred pripravených polootvorených foriem s vnútorným priemerom 1 až 10 mm a ľubovoľnou dĺžkou.
Po spätnom napučaní vo vode sa vlákna dajú natiahnuť na 3- až 4-násobok svojej dĺžky bez toho, aby sa pretrhli. Dĺžkové natiahnutie je nevratné. Takto zhotovené vlákno sa dá zaťažiť závažím 500 g bez toho, aby sa pretrhlo.
Príklad 7
Vlákna, pripravené podľa príkladu 6, sa po čase skladovania 14 dni vo vode z vodovodu mechanicky charakterizujú. V tomto okamihu vlákna vykazujú šírku asi 8 mm a výšku asi 1 mm. Stupeň spätného napučania zohľadňuje pokles hmotnosti po spätnom napučaní a 14-dennom skladovaní vo vode, vztiahnuté na celkovú hmotnosť použitého polymérneho roztoku pred procesom sušenia. Vlákna majú až do pretiahnutia pri pretrhnutí 40 % elasticitu.
Mechanická charakterizácia vyrobených vláken pri rozličných stupňoch vysušenia pre zloženie 10 % hmotn. PVA a 6% hmotn. PEG 1000:
Obsah zvyškovej vody po sušení [%1 Stupeň spätného napučania [%] Pretiahnutie pri pretrhnutí [%] E-modul [N/mm2]
27 76 455 0,11
20 74 420 0,11
15 68 410 0,18
13 65 390 0,24
10 63 380 0,27
1 57 360 0,34
Mechanická charakterizácia vláken pri stupni vysušenia 80 % hmotn. pre zloženie 10 % hmotn. PVA a 8 % hmotn. PEG pre rozličné druhy PEG:
Druh PEG Stupeň spätného napučania [%] Pretiahnutie pri pretrhnutí [%] E-modul [N/mm2]
400 57 410 0,27
600 66 290 0,22
800 82 360 0,19
1000 84 420 0,11
1350 92 370 0,12
Mechanické vlastnosti PVA-hydrogélových vláken pre rozličné koncentrácie PVA s pridaním 6 % hmotn. PEG 1000 pri stupni vysušenia (množstvo vody, odparenej počas procesu sušenia) 80 % hmotn.:
PVAL [%1 Pretiahnutie pri pretrhnutí [%] E-modul [N/mm2]
8 350 0,09
10 420 0,11
12 420 0,17
14 460 0,19
16 440 0,25
Mechanické vlastnosti vláken pri stupni vysušenia 80 % hmotn. pre zloženie 10 % hmotn. a 6 % hmotn. PEG 1000 pre rozličné médiá spätného napučiavania:
Médium spätného napučiavania Pretiahnutie pri pretrhnutí [%] E-modul [N/mm2]
voda z vodovodu 420 0,11
K2HPO4 (100 mmol/1) 410 0,17
K2SO4 (120 mmol/1) 530 0,15
CaCl2 (120 mmol/i) 360 0,10
KC1 (175 mmol/1) 370 0,15
Príklad 8
Gélové telieska sa pripravia podľa príkladu 1 a nechajú sa spätne napučiavať v deionizovanej vode (5 pS H2O). Stupeň spätného napučania gélových teliesok sa určí priamo po procese spätného napučiavania pre rozličné stupne vysušenia. Pri stupni spätného napučania 100 % hmotn. je hmotnosť gélových teliesok pred procesom sušenia a po spätnom napučiavaní rovnaká, ako sa dá vidieť na priloženom obrázku na výkrese.
PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (22)

1. Spôsob výroby biokatalyzátora s biologickým materiálom vo forme mikroorganizmov, enzýmov, spór a/alebo buniek, včleneným do gélu zpolyvinylalkoholu, vyznačujúci sa tým, že zahrnuje nasledujúce kroky:
a) použitie vodného roztoku polyvinylalkoholu so stupňom hydrolýzy > 98 % mol.,
b) pridanie prísady, ktorá je po pridaní vo vodnom roztoku polyvinylalkoholu rozpustená a pri skoncentrovaní vytvorí oddelenú, jemne rozdelenú a vodu obsahujúcu fázu, pričom táto prísada je vybraná zo skupiny látok, ktorá obsahuje polyetylénglykol, estery celulózy, étery celulózy, estery škrobu, étery škrobu, polyalkylénglykolétery, polyalkylénglykoly, alkanoly s dlhými reťazcami (CnH2jt±1OH s n >8), estery cukrov a étery cukrov,
c) pridanie biologicky aktívneho materiálu,
d) sušenie vodného roztoku až do obsahu zvyškovej vody maximálne 50 % hmotn. na vyvolanie oddelenia fáz a s tým spojenej želatinácie polyvinylalkoholu,
e) spätné napučiavanie polyvinylalkoholu vo vodnom médiu.
2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že roztok polyvinylalkoholu má koncentráciu 4 až 30 % hmotn., výhodne 6 až 16 % hmotn.
3. Spôsob podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúci sa t ý m , že sa použije vo vode rozpustná prísada, ktorej afinita k vode je prinajmenšom porovnateľná s afinitou polyvinylalkoholu k vode.
4. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 3, vyznačujúci sa tým, že vo vode rozpustná prísada sa zvolí zo skupiny, ktorú tvoria estery celulózy, étery celulózy, estery škrobu, étery škrobu, polyalkylénglykolétery, polyalkylén-glykoly, alkanoly s dlhými reťazcami (n > 8), estery cukrov, étery cukrov.
5. Spôsob podľa nároku 4, vyznačujúci sa t ý m , že ako vo vode rozpustná prísada sa použije polyetylénglykol.
6. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 5, vyznačujúci sa tým, že vo vode rozpustná prísada sa použije v koncentrácii 4 až 20 % hmotn., výhodne 6 až 10 % hmotn.
7. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 6, vyznačujúci sa tým, že sušenie vodného roztoku sa uskutoční až na obsah zvyškovej vody najmenej 10 % hmotn.
8. Spôsob podľa nároku 7, vyznačujúci sa t ý m , že sušenie vodného roztoku sa uskutoční na obsah zvyškovej vody 10 až 30 % hmotn.
9. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 8, vyznačujúci sa t ý m, že sušenie sa uskutoční po nakvapkaní roztoku na tvrdý podklad.
10. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 8, vyznačujúci sa t ý m, že sušenie sa uskutoční po naliatí roztoku do lejacej formy.
11. Spôsob podľa nároku 9 alebo 10, v y z n a č u - j ú c i sa t ý m , že pri nakvapkaní alebo naliatí sa vytvára gélové teliesko s priemerom, ktorý je najmenej dvakrát taký veľký ako jeho výška.
12. Spôsob podľa nároku 11, vyznačujúci sa t ý m , že pri nakvapkaní alebo naliatí sa vytvára gélové teliesko s priemerom > 1 mm, výhodne medzi 2 a 4 mm, a s výškou medzi 0,1 a 1 mm, výhodne medzi 0,2 a 0,4 mm.
13. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 8, vyznačujúci sa tým, že sušenie sa uskutoční po vyliatí roztoku do tvaru pozdĺžneho vlákna.
14. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 13, vyznačujúci sa tým, že sušenie vodného roztoku sa uskutoční po naliatí na nosný materiál.
15. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 14, vyznačujúci sa tým, že spätné napučiavanie sa uskutoční vo vode z vodovodu.
16. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 14, vyznačujúcisa tým, že spätné napučiavanie sa uskutoční v soľnom roztoku.
17. Spôsob podľa nároku 16, vyznačujúci sa t ý m , že ako soľný roztok sa použije živný roztok pre biologicky aktívny materiál.
18. Spôsob podľa nároku 16 alebo 17, vyznačujúci sa tým, že sa použije soľný roztok, ktorý obsahuje viacmocné anióny.
19. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 18, vyznačujúci sa tým, že sušenie sa uskutoční úplne pri páde vytvorenej kvapky v chladiacej veži.
20. Mechanicky vysokostabilný biokatalyzátor z polyvinylalkoholu, vyrobený spôsobom podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 19.
21. Biokatalyzátor podľa nároku 20, vyznačujúci sa tým, že je vyrobený v tvare šošovky, ktorej priemer je podstatne väčší než jej výška.
22. Biokatalyzátor podľa nároku 20 alebo 21, vyznačujúci sa tým, že obsahuje magnetickú prísadu.
SK1942-2000A 1998-06-20 1999-03-30 Spôsob výroby biokatalyzátora z polyvinylalkoholu a mechanicky vysokostabilný biokatalyzátor z polyvinylalkoholu vyrobený týmto spôsobom SK284467B6 (sk)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19827552A DE19827552C1 (de) 1998-06-20 1998-06-20 Verfahren zur Herstellung eines Gels aus Polyvinylalkohol und nach dem Verfahren hergestelltes mechanisch hochstabiles Gel
PCT/DE1999/000975 WO1999067320A1 (de) 1998-06-20 1999-03-30 Verfahren zur herstellung eines gels aus polyvinylalkohol und nach dem verfahren hergestelltes mechanisch hochstabiles gel

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SK19422000A3 SK19422000A3 (sk) 2001-07-10
SK284467B6 true SK284467B6 (sk) 2005-04-01

Family

ID=7871521

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SK1942-2000A SK284467B6 (sk) 1998-06-20 1999-03-30 Spôsob výroby biokatalyzátora z polyvinylalkoholu a mechanicky vysokostabilný biokatalyzátor z polyvinylalkoholu vyrobený týmto spôsobom

Country Status (19)

Country Link
EP (1) EP1091996B1 (sk)
JP (1) JP2002518570A (sk)
KR (1) KR20010053046A (sk)
AT (1) ATE285433T1 (sk)
AU (1) AU746982B2 (sk)
BG (1) BG64957B1 (sk)
BR (1) BR9911393A (sk)
CA (1) CA2334661A1 (sk)
CZ (1) CZ294179B6 (sk)
DE (2) DE19827552C1 (sk)
DK (1) DK1091996T3 (sk)
ES (1) ES2230856T3 (sk)
HK (1) HK1032410A1 (sk)
HU (1) HU227366B1 (sk)
IL (1) IL140337A (sk)
MX (1) MX229185B (sk)
PL (1) PL194759B1 (sk)
SK (1) SK284467B6 (sk)
WO (1) WO1999067320A1 (sk)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005080477A2 (en) * 2004-02-04 2005-09-01 Cambridge Polymer Group, Inc. Systems and methods for controlling and forming polymer gels
CA2643431C (en) * 2006-03-13 2014-08-26 Lentikat's, A.S. A method for industrial production of biocatalysts in the form of enzymes or microorganisms immobilized in polyvinyl alcohol gel, their use and devices for their production
US7731988B2 (en) * 2007-08-03 2010-06-08 Zimmer, Inc. Multi-polymer hydrogels
SG11201400950SA (en) * 2011-10-07 2014-09-26 Iga Bio Res Co Ltd Method for decomposing biological material and decomposition apparatus
JP6380003B2 (ja) * 2014-10-29 2018-08-29 Jnc株式会社 微生物培養器材及び微生物検出法
EP3173146A1 (de) 2015-11-27 2017-05-31 InstrAction GmbH Poröses polymermaterial zur bindung von metall-haltigen ionen oder zur reinigung von organischen molekülen
CN105315589A (zh) * 2015-12-01 2016-02-10 惠安华晨贸易有限公司 一种用于制造垃圾袋的塑料制作工艺
EP3535377B1 (en) 2016-11-01 2022-02-09 Novozymes A/S Multi-core granules
DE102019105019B4 (de) 2019-02-27 2022-08-25 Ostthüringische Materialprüfgesellschaft Für Textil Und Kunststoffe Mbh Verwendung einer flüssigen Formulierung zur Bildung von elastischen, stabilen, bioabbaubaren Polymerfilmen
NL2024726B1 (en) 2020-01-22 2021-09-09 Biomosae B V Enzymatic crop protection and process for preparing biological crop protection composition
JP7515952B2 (ja) * 2020-09-15 2024-07-16 エルジー・ケム・リミテッド 細胞培養用マイクロキャリアおよびその製造方法
CN113214584B (zh) * 2021-05-07 2023-03-28 珠海鹏鲲生物医药科技有限公司 一种复合水凝胶及其制备方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03161046A (ja) * 1989-11-20 1991-07-11 Terumo Corp 高含水高分子ブレンドヒドロゲルおよびその製造方法
JP3055963B2 (ja) * 1991-04-18 2000-06-26 株式会社クラレ 生体触媒固定化成形物用高分子ゲル
JP3165734B2 (ja) * 1992-05-19 2001-05-14 テルモ株式会社 新規な高吸水形状記憶材料
DE4327923C2 (de) * 1993-08-19 1997-01-09 Arbo Medizin Technologie Gmbh Gel aus Polyvinylalkohol und Verfahren zu seiner Herstellung

Also Published As

Publication number Publication date
HUP0102098A3 (en) 2002-06-28
BG105133A (en) 2001-09-28
BG64957B1 (bg) 2006-10-31
CZ294179B6 (cs) 2004-10-13
HUP0102098A2 (hu) 2001-10-28
MX229185B (en) 2005-07-15
IL140337A0 (en) 2002-02-10
SK19422000A3 (sk) 2001-07-10
HU227366B1 (hu) 2011-04-28
PL194759B1 (pl) 2007-07-31
CZ20004603A3 (cs) 2001-10-17
JP2002518570A (ja) 2002-06-25
PL344595A1 (en) 2001-11-05
AU3926199A (en) 2000-01-10
EP1091996A1 (de) 2001-04-18
DE59911335D1 (de) 2005-01-27
ES2230856T3 (es) 2005-05-01
AU746982B2 (en) 2002-05-09
DE19827552C1 (de) 2000-03-02
DK1091996T3 (da) 2005-01-24
ATE285433T1 (de) 2005-01-15
HK1032410A1 (en) 2001-07-20
WO1999067320A1 (de) 1999-12-29
EP1091996B1 (de) 2004-12-22
IL140337A (en) 2005-08-31
KR20010053046A (ko) 2001-06-25
CA2334661A1 (en) 1999-12-29
BR9911393A (pt) 2001-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101474852B1 (ko) 조직공학, 세포 배양 및 세포 운반용 다공성 스캐폴드의 제조방법
SK284467B6 (sk) Spôsob výroby biokatalyzátora z polyvinylalkoholu a mechanicky vysokostabilný biokatalyzátor z polyvinylalkoholu vyrobený týmto spôsobom
US20020012705A1 (en) Polymer constructs
EP0365108A2 (en) Low water content polyvinyl alcohol hydrogel and artificial cartilage
JPH0678460B2 (ja) 多孔質透明ポリビニルアルユールゲル
KR920009499B1 (ko) Pva-겔에 의해 고정된 효소를 함유하는 다공성 물질의 제조방법
CN101632841A (zh) 含海藻酸盐、糖胺聚糖和胶原的组织工程支架及其制备方法
Rilling et al. Encapsulation of cytochrome C by multilayer microcapsules. A model for improved enzyme immobilization
CN108409988A (zh) 一种海绵状大孔聚乙烯醇水凝胶的制备方法
AU762250B2 (en) Macroporous chitosan beads and preparation method thereof
MXPA00012227A (es) Procedimiento para la fabricacion de un gel de alcohol polivinilico y gel altamente estable mecanicamente, producido de acuerdo con el procedimiento
US20070148770A1 (en) Macroporous chitosan beads and preparation method thereof
CN110385147B (zh) 一种蔗渣纤维素-纳米TiO2复合载体的制备方法
JP2507885B2 (ja) 絹フィブロインハイドロゲル
KR20070024792A (ko) 생균력 증진을 위한 농업용 미생물제 미세캡슐화
HU186733B (en) Process for production of microporous bodies containing one or more active substances
JPS6245637A (ja) 多孔質ポリビニルアルコ−ル含水ゲル微小球
Bölgen et al. Influence of fabrication temperature on the structural features of chitosan gels for tissue engineering applications
JP3266607B2 (ja) 生体触媒固定化ゲル
US4191810A (en) Process for the production of immobilized glucose isomerase
DD294729A5 (de) Verfahren zur herstellung von immobilisaten mit biologisch aktiven, makromolekularen verbindungen
JP2710815B2 (ja) ゲル基材
JPH0657012A (ja) ポリビニルアルコール系ゲル成形物の製造方法
KR20240053421A (ko) 미생물 고정화 담체의 제조방법, 미생물 고정화 담체 및 이를 이용한 미생물 발효방법 및 바이오플라스틱 합성용 단량체의 제조방법
JP2777211B2 (ja) 球状の生体触媒固定化成形物の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of maintenance fees

Effective date: 20160330