Закономерности взаимодействия хитозана с глутаровым альдегидом и их использование при получении ферментсодержащих полимерных материалов

• Автор: Перминов, Петр Анатольевич
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 152 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Хитозан и его производные в процессах иммобилизации ферментов

1.2 Взаимодействие глутарового альдегида с аминосодержащими

полимерами

2. МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Объекты исследования

2.2 Реактивы

2.3 Методы исследования.

3. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.
3.1 Закономерности процесса сшивки хитозана ГА
3.1.1 Влияние на равновесие в растворах хитозана н глутарового
альдегида.
3.1.2 Квантовохимическое моделирование реакции взаимодействия
аминогрупп хитозана с глутаровым альдегидом.
3.1.3 Изучение кинетики взаимодействия хитозана с глутаровым
альдегидом
3.1.4 Обсуждение механизма взаимодействия хитозана с глутаровым
альдегидом
3.1.5 Изучение свойств гелей хитозана, сшитого глутаровым
альдегидом.
3.1.6 Изучение процесса сшивки хитозана глутаровым альдегидом в
присутствии белка
3.2 Получение ферментсодержащих полимерных материалов на
основе хитозана с использованием реакции сшивки ГА.
3.2.1 Получение микрокапсул на основе хитозана, сшитого ГА И
3.2.2 Иммобилизация ферментов на тканевом носителе с
использованием гелеобразующих систем на основе хитозана
3.2.2.1 Изучение иммобилизации органофосфатгидролазы на волокнистом материале с использованием полимерных
композиций на основе хитозана.
3.2.2.2 Использование гелеобразующих систем на основе хитозана и
сульфата хитозана для получения волокнистого биокатализатора, содержащего трипсин.
3.2.3 Использование гелеобразования в системе хитозанГА для
модификации фермента при получении пленок на основе
полигидрокснбутирата
ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


КЖ рН0ПТ находится в интервале 7,07,5 при рН нативной КЖ 7,8 оптимум активности иммобилизованного ТЕР приходится на интервал 67, в то время какрНоптимум нативного фермента составляет 7,6. Изоэлсктрическая точка р1 КЖ составляет 2,5, а ТЕР 4,6. Поскольку рНошр1 в обоих случаях, макромолекулы ферментов в выбранных условиях заряжены отрицательно. Это создает возможность иммобилизации этих ферментов за счет возникновения ионных связей с макромолекулами полимераносителя. Однако, как ни странно, авторы отмечают, что при рН ионных связей между макромолекулами ферментов и носителем не образуется, и КЛК и ТЕР оказываются включенными физически в структуру пленок и губок КМХТ, и считают, что подтверждением этого является отсутствие влияния степени замещения по СООНгруппам, изменяющейся от 0,7 до 1,3, на активность иммобилизованного ТЕР. На наш взгляд, для такого вывода необходимо было проведение специальных исследований. В этой же работе было проведено исследование влияния молекулярной массы производного хитозана на активность иммобилизованных ферментов. КЛК и ТЕР были иммобилизованы в пленках, полученных на основе низко кДа и высокомолекулярного кДа КМХТ. Было показано, что относительная активность ТЕР, иммобилизованного с помощью низко и высокомолекулярного КМХТ составляет и от активности нативного фермента, а КЖ и соответственно. Снижение активности иммобилизованных ферментов с возрастанием молекулярной массы полимераносителя связано, по мнению авторов, с меньшей доступностью для субстрата макромолекул ферментов, иммобилизованных на более объемных и протяженных макромолекулах КМХТ в случае высокомолекулярного полимера. Кроме того, отверждение пленки, сопровождающееся концентрированием формовочных растворов, может привести к перестройке поликомплексов, образуемых макромолекулами КМХТ и ферментов, более прочному связыванию ферментов с носителем, и, соответственно, снижению их активности. Это объяснение представляется более убедительным. Кроме того, авторы говорят об образовании полиэлектролитных комплексов, что предполагает ионные взаимодействия, наличие которых авторы отрицали ранее. КМХТ, не использовалось, существенного пролонгирования действия ферментов при таком методе иммобилизации не могло быть достигнуто. При создании эффективных материалов для пролонгированной энзимотерапии проводятся исследования взаимосвязи состава многокомпонентных полимерных композиций и свойств полученных на их основе полимерных систем с разным типом биологической активности. Так, в работе были изучены закономерности взаимодействия производных хитозана его карбоксиметилового эфира, сульфата хитозана и карбоксиметилхитина с весьма часто используемой в качестве белкового компонента панкреатической протеиназой трипсином и антимикробным веществом пефлоксацином. С помощью нефелометрического титрования совместных водных растворов полисахаридов и трипсина было установлено, что повышение содержания трипсина приводило к увеличению мутности полимерных композиций. С повышением концентрации полиэлектролита область гомогенности полимерных систем также, как правило, сужалась . Повышение мутности растворов, сопровождающееся образованием осадка при дальнейшем повышении концентрации белка, авторы объясняют образованием продуктов взаимодействия полисахаридов и белка с более высокой, чем у исходных реагентов, молекулярной массой. Это объяснение подтверждалось данными потенциометрического титрования трипсинсодержащих композиций, а также снижением приведенной вязкости систем полисахарид протеаза, свидетельствующим об уменьшении эффективного объема образующихся интерполиэлекгролитных комплексов. Выявленные закономерности наблюдались даже в тех интервалах , в которых заряд макромолекул трипсина и полиэлектролитных цепей совпадал по знаку. Последнее свидетельствует об образовании интерполиэлекгролитных комплексов в результате неионного взаимодействия. Образование интерполиэлекгролитных комплексов приводит к существенным конформационным изменениям и потере растворимости сколапсированных макромолекул, поэтому увеличение молекулярной массы не является единственной причиной потери растворимости производного хитозана и белка.