Nanostrukturirani materiali za imobilizacijo biokatalizatorja : doktorska disertacija

slovenski

doktorska dela

2011

Biokataliza   biokatalizatorji   Disertacije   encimski nosilci   holesterol oksidaza   hrenova peroksidaza   Imobilizacija (kemija)   magnetni nanodelci   Nanomateriali   nanostrukturirani materiali   površinska funkcionalizacija   stabilizacija biokatalizatorja   zamreženi encimski skupki

Univerza v Mariboru, Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo

V doktorski nalogi je nazorno predstavljen postopek sinteze magnetnih nanodelcev iz železovega oksida maghemita, ?-Fe2O3, za vezavo biokatalizatorja. Magnetni nanodelci, ki v zadnjih letih vse bolj pridobivajo na vrednosti kot potencialni encimski nosilci, so bili najprej sintetizirani zmetodo obarjanja ali koprecipitacije železovih (II, Fe2+) in železovih (III, Fe3+) ionov v alkalnem mediju pri hitrem mešanju in visoki temperaturi. Površinska funkcionalizacija magnetnih nanodelcev je bila izvedena v dveh stopnjah. Primarna funkcionalna prevleka iz silicijevega dioksida (SiO2), ki delcem daje predvsem višjo stabilnost, je bila sintetizirana pri striktno kontroliranih reakcijskih pogojih iz natrijevega silikata ali Na2SiO3. Sekundarni funkcionalni sloj za doseganje višje funkcionalnosti in reaktivnosti površine nanodelcev je bil sintetiziran iz organskih molekul aminosilana ali 3-(2-aminoetilamino)-propil-dimetoksimetilsilana v kislem mediju. V nadaljnjem so bili tako površinsko spremenjeni magnetni nanodelci uporabljeni za imobilizacijo specifičnega biokatalizatorja holesterol oksidaze(ChOx, EC 1.1.3.6) iz Corynebacterium sp. Analiza magnetnih nanodelcevz imobilizirano ChOx je pokazala, da so imeli nanodelci značilno obliko kroglice ali sfere s povprečnim premerom 50,2 nm. Vezava holesterol oksidaze je bila uspešno potrjena tudi s FT-IR tehniko. Učinkovitost imobilizacije na magnetni nosilec je znašala 92 % pri uporabljeni koncentraciji encima 100 g mL-1. Aktivnost imobilizirane ChOx na magnetne nanodelce, prevlečene s tanko plastjo silikatne prevleke premera 3 nm, je bila57 % v primerjavi z aktivnostjo ChOx. Študija vpliva pH-vrednosti in temperature na aktivnost in stabilnost encimskega preparata je pokazala, da ima imobilizirana ChOx višjo toleranco na spremembo pH-vrednosti okolja in višjo termično stabilnost. Prav tako je bila stabilnost imobilizirane ChOx priponovni uporabi dobra. V drugem delu doktorske disertacije je opisana priprava aktivnih encimskih skupkov iz encima peroksidaze (HRP, EC 1.11.1.7), pridobljenega iz navadnega hrena (lat.: Armoracia rusticana or Cochlearia armoracia), in postopek zamreženja le-teh z glutaraldehidom za pripravo končneoblike stabilnih zamreženih encimskih skupkov ali na kratko CLEAs. Postopek priprave CLEAs je bil razdeljen na dva ključna dela, in sicer, na obarjanje topnega ali nativnega encima s pomočjo ustreznega obarjalnega reagenta, in na nadaljnjo zamreženje tako izoborjenega encima s pomočjo mrežnega povezovalca. Končni videz CLEAs je podoben motni suspenziji, v kateriso jasno vidni skupki encimov, značilne sferične oblike in premera okrog250 nm. Uspešno smo sintetizirali zamrežene encimske skupke iz hrenove peroksidaze pod različnimi testnimi pogoji. Končna aktivnost encimskih skupkoviz HRP je bila 83 %. Zamrežene encimske skupke smo sintetizirali v prisotnosti encima albumina iz kokošjih jajc in funkcionalnega aditiva, penta-etilen-heksanamina (PEHA). Encim albumin poveča stabilnost encimskih skupkov, medtem ko PEHA poveča število prostih amino skupin (-NH2) na zunanji površini encima HRP, kar poenostavi postopek zamreženja encimskih delcev z mrežnim povezovalcem.

07.08.2023