Іммобілізація уреази на полі(3-меркаптопропіл)силоксанових носіях

  • R. P. Pоgoriliy Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка Національної академії наук України
  • V. P. Goncharik Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка Національної академії наук України
  • Yu. L. Zub Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка Національної академії наук України

Анотація

З використанням золь-гель методу (шляхом співгідролізу тетраетоксисилану та 3-меркаптопропілтриетоксисилану) синтезовано полі(3-меркаптопропіл)силоксановий ксерогель і показано, що при співідношенні вихідних алкоксисиланів 1:1 він є практично непористим. Вивчено вплив іммобілізації уреази на такому носію методами адсорбції, ковалентного зв’язування та вбудування (під час перебігу реакції гідролітичної поліконденсації) на ступінь її зв’язування та збереження активності. Встановлено, що найвищий рівень зв'язування (88%) та збереження активності (55%) спостерігається при іммобілізації уреази шляхом вбудування. Уреаза, іммобілізована цим методом, зберігає свою активність на рівні 30% протягом 170 діб.

Посилання

Braun S., Rappoport S., Zusman R., Avnir D., Ottolenghi M. Biochemically active sol–gel glasses. The trapping of enzymes // Mater. Lett. – 1990. – V. 10. – P. 1–8.­

Ellerby L.M., Nishida C.R., Nishida F. Encapsulation of proteins in transparent porous silicate glasses prepared by the sol–gel method  // Science. – 1992. – V. 255. – P. 1113–1115.

Alvarez G.S., Desimone M.F., Diaz L.E. Immobilization of bacteria in silica matrices using citric acid in the sol–gel process // Appl. Microbiol. Biotechnol. – 2007. – V. 73. – P. 1059–1064.

Desimone M.F., De Marzi M.C., Copello G.J., Fernandez M.M., Malchiodi E.L., Diaz L.E. Efficient preservation in a silicon oxide matrix of Escherichia coli, producer of recombinant proteins // Appl. Microbiol. Biotechnol. – 2005. – V. 68. – P. 747–752.

Bond R., McAuliffr J.C. Silicon biotechnology: new opportunities for carbohydrate science // Aust. J. Chem. – 2003. – V. 56. – P. 7–11.

Sumper M., Kroger N. The biochemistry of silica polyamines and silaffins // J. Mater. Chem. – 2004. – V. 14. – P. 2059–2065.

Lopez P.J., Gautierb C., Livage J., Coradin T. Mimicking biogenic silica nanostructures formation // Curr. Nanosci. – 2005. – V. 1. – P. 73–83.

Ribot F., Sanchez C. Organically functionalized metallic oxo-clusters: structurally well-defined nanobuilding blocks for the design of hybrid organic-inorganic materials // Comm. Inorg. Chem. – 1999. – V. 20, N 4–6. – P. 327–371.

Laine R.M. Nanobuilding blocks based on the [OSiO1.5]x (x = 6, 8, 10) octasilsesquioxanes // J. Mater. Chem. – 2005. – V. 15. – P. 3725–3744.

Avnir D., Coradin T., Lev O., Livage J. Recent bio-applications of sol–gel materials // J. Mater. Chem. – 2006. – V. 16. – P. 1013–1030.

Coradin T., Boissiere M., Livage J. Sol–gel chemistry in medicinal science // Curr. Med. Chem. – 2006. – V. 13. – P. 99–108.

Погорілий Р.П., Гончарик В.П., Юрченко Г.Р.  Іммобілізація уреази на функціоналізованих полісилоксанових ксерогелях і гідрогелях, одержаних золь-гель методом // Вопросы химии и хим. технологии. – 2005. – № 6. – С. 103–106.

Kandimalla V.B., Tripathi V.S., Ju H. Immobilization of biomolecules in sol–gels: biological and analytical applications // Crit. Rev. Anal. Chem. – 2006. – V. 36. – P. 73–106.

Takahashi H., Li B., Sasaki T., Miyazaki C., Kajino T., Inagaki S. Immobilized enzymes in ordered mesoporous silica materials and improvement of their stability and catalytic activity in an organic solvent // Microporous Mesoporous Mater. – 2001. – V. 44–45. – P. 755–62.

Погорілий Р.П., Гончарик В.П., Кожара Л.І., Зуб Ю.Л., Чуйко О.О. Порівняльна характеристика активності уреази, включеної в полісилоксанові гідрогелі та ксерогелі, одержані золь-гель методом // Укр. біохім. журн. – 2006. – Т. 78, № 1. – С. 94–101.

Soldatkin A.P., Montoriol J., Sant W., Martelet C., Jaffrezic-Renault N. A novel urea sensitive biosensor with extended dynamic range based on recombinant urease and ISFETs // Biosens. Bioelectron. – 2003.  – V. 19. – P. 131–135.

Lakard B., Herlem G., Lakard S., Antoniou A., Fahys B. Urea potentiometric biosensor based on modified electrodes with urease immobilized on polyethylenimine films // Biosens. Bioelectron. – 2004. – V. 19. – P. 1641–1647.

Mizutani F., Yabuki S., Sato Y. Voltammetric Enzyme Sensor for Urea Using Mercaptohydroquinone-Modified Gold Electrode as the Base Transducer // Biosens. Bioelectron. – 1997. – V. 12. – P. 321–328.

Luo Y.C., Do J.S. Urea biosensor based on PANi(urease)-Nation (R)/Au composite electrode // Biosens. Bioelectron. – 2004. – V. 20. – P. 15-23.

Lee W.Y., Kim S.R., Kim T.H., Lee K.S., Shin M.C., Park J.K. Sol–gel-derived thick-film conductometric biosensor for urea determination in serum // Anal. Chim. Acta. – 2000. – V. 404. – P. 195–203.

Sanchez C., Julian B., Belleville P., Popall M. Applications of hybrid organic-inorganic nanocomposites // J. Mater. Chem. – 2005. – V. 15. – P. 3559–3592.

Kuncova G., Podrazky O., Ripp S., Trogl J., Sayler G., Demnerova K., Vankova R. Monitoring of the Viability of Cells Immobilized by Sol-Gel Process // J. Sol–Gel Sci. Technol. – 2004. – V. 31. – P. 335–342.

Eggers D.K., Valentine J.S. Molecular confinement influences protein structure and enhances thermal protein stability // Protein Sci. – 2001. – V. 10. – P. 250–261.

Frenkel-Mullerad H., Avnir D. Sol–gel materials as efficient enzyme protectors: preserving the activity of phosphatases under extreme pH conditions // J. Amer. Chem. Soc. – 2005. – V. 127. – P. 8077–8081.

Avnir, D., Braun, S., Lev, O., Ottolenghi, M. Enzymes and other proteins entrapped in sol–gel materials // Chem. Mater. – 1994. – V. 6. – P. 1605–1614.

Погорилый Р.П., Гончарик В.П., Кожара Л.І., Зуб Ю.Л. Ковалентная иммобилизация уреазы на полисилоксановых матрицах, собержащих 3-аминопропильные и 3-меркаптопролильные групы // Прикл. биохимия и микробиология. – 2008. – Т. 44, № 6. – С. 621–625.

P. A. Karplus, M.A. Pearson, R.P. Hausinger. 70 Years of Crystalline Urease: What Have We Learned? // Acc. Chem. Res. – 1997. – V. 30. – P. 330–337.

Лурье Ю.Ю. Аналитическая химия промышленных сточных вод. –  Москва: Химия, 1984. – 330 с.

Brunauer J.S., Emmet P.H., Teller E. Adsorption of gases in multimolecular layers // J. Amer. Chem. Soc. – 1938. – V. 60. – P. 309–319.

Corriu R.J.P., Perz R., Reye C. Activation of silicon-hydrogen, silicon-oxygen, silicon-nitrogen bonds in heterogeneous phase : some new methods in organic synthesis // Tetrahedron. – 1983. – V. 39. – P. 999–1009.

Добрянська Г.И., Мельнык И.В., Зуб Ю.Л. Влияние соотношения Si(O2H5)4/(CH3O)3Si(CH2)3SH на структурно-адсорбционные характеристики образующихся ксерогелей и доступность функциональных групп в их поверхностном слое // Журн. физ. химии. – 2006. – Т. 80, № 6. – С. 1–7.

Финн Л.П., Слинякова  И.Б. Строение и термодеструкция ксерогелей полиорганосилоксанов по данным ИК-спектров // Коллоид. журн. – 1975. – Т. 37, № 4. – С. 723–729.

Опубліковано
2011-08-29
Як цитувати
PоgoriliyR. P., Goncharik, V. P., & Zub, Y. L. (2011). Іммобілізація уреази на полі(3-меркаптопропіл)силоксанових носіях. Поверхня, (3(18), 132-141. вилучено із https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/439
Розділ
Фізико-хімія поверхневих явищ