Биологический каталог




Биотехнология. Проблемы и перспективы

Автор Н.С. Егоров, В.Д.Самуилов, А.В. Олескин

с высокой прочностью и хорошими гидродинамическими свойствами (К- А. Кощеенко, 1985). Клетки грибов, бактерий и растений в альгинатном геле нормально растут и размножаются. Включение в альгинатный гель побуждает клетки экскретировать продукты, которые они в свободном состоянии накапливают внутриклеточно. Так, клетки мака Pa-paver somniferum экскретируют производные кодеина, а клетки Morinda citrifolia — до 90% синтезированного L-диоксифенила-ланина, ценного лекарственного соединения (О. Sahai, М. Knuth,

1985) .

Каррагинан используют для иммобилизации ферментов (J. Kas et al., 1984) и клеток (Г. К. Скрябин, К. А. Кощеенко, 1984; К. А. Кощеенко, 1985; V. Vojtisek, V. Jirku, 1984). Клетки дрожжей — продуцентов этанола — в нем сохраняют каталитическую активность, как и в альгинате (О. Agrawal, V. К. Jain,

1986) . Однако каррагинан образует недостаточно прочные полимерные гранулы, легко разрушаемые при росте клеток и механическом перемешивании в заполненном гранулами биореакторе (М. И. Волошенко и др., 1985; К. А. Кощеенко, 1985; О. Agrawal, V. К. Jain, 1986). Укрепление геля и одновременно дополнительное повышение стабильности содержащихся в нем катализаторов достигается сшивкой гелевых частиц и биокатализаторов с помощью глутарового альдегида (см. гл. 4, § 1). Однако такая обработка приводит к гибели клеток, они сохраняют способность к катализу лишь одностадийных реакций.

ПААГ — сравнительно «старомодный» полимерный материал. Он с успехом применялся на изолированных ферментах и клетках микроорганизмов. Однако он уступает по своим свойствам альгинату и каррагинану. В исследовании с Pseudomonas puttda показана низкая эффективность ПААГ как иммобилизующего, агента: лишь относительно малая доля клеток фиксируется в ПААГ в сопоставлении с каррагинаном и альгинатом (М. И. Волошенко и др., 1985). Замена ПААГ на каррагинан дала япоь-ской фирме «Танабэ Сэйяку» возможность повысить в 2,3 раза эффективность синтеза аспарагиновой кислоты с применением иммобилизованных микробных клеток. Недостаточная механическая прочность ПААГ ограничивает область его применения. Это ограничение может быть снято при использовании ПААГ, содержащего жесткую арматуру из керамики (Н. Н. Зуева и др., 1980).

Иммобилизация путем инкапсулирования. В рамках этого метода биокатализаторы покрывают специальными полупроницаемыми оболочками, изготовленными из различных материалов — целлюлозы, полиакрилата, полистирола, полиуретана, полиэфиров, полисул-ьфонамидов, поликарбонатов, липидов (рис. 19, в). В последние годы стали ясны преимущества метода, в частности, в приложении к культивированию клеток растений и животных, в том числе гибридом — продуцентов моноклональных антител. С этим методом связывают надежды на повышение эффективности синтеза ценных препаратов пищевого и медицинского назначения культурами растительных и животных клеток.

На примере животных клеток рассмотрим технологию инкапсулирования (Е. G. Posillico, 1986). Клетки включают в альги-натные капли, дающие сферические гранулы при действии Са2+. Эти гранулы одевают полупроницаемыми мембранами. Затем хелирующим агентом удаляют Са2+. Полимерная структура альгината рассыпается на мономеры, диффундирующие через мембрану во внешний раствор. Клетки, подобно малькам в оболочке икринки, приобретают свободу движения в пределах капсулы, что способствует их росту и доступу к ним питательных веществ. Размеры пор в мембранах устанавливают с таким расчетом, чтобы в капсулах задерживался целевой продукт, а более низкомолекулярные примеси легко из них вымывались. Если речь идет о гибридомных клетках, синтезирующих иммуноглобулины IgG, то поры задерживают этот белок (молекулярная масса 150 кД). Для клеток—продуцентов иммуноглобулинов IgM — изготовляют более крупнопористые капсулы, так как молекулярная масса IgM составляет 900 кД. По окончании процесса, после тщательной отмывки от низкомолекулярных примесей, капсулы разрушают в гомогенизаторе и отделяют центрифугированием от раствора, содержащего концентрированный, легко очищаемый целевой продукт (Е. G. Posillico, 1986).

Представляют интерес разработки по использованию липид-ных мембранных везикул в качестве капсул для ферментов, целых клеток и их органелл (см. гл. 1, § 3). Ферменты, завернутые в липидные мембраны, могут служить температурными реле. При определенной температуре мембраны «плавятся» — слагающие их липиды приобретают текучесть. Плавление ведет к скачкообразному изменению проницаемости мембран и открывает возможность создания биокаталитических систем, воздействующих на субстрат лишь в определенном диапазоне температур. Так была инкапсулирована уреаза. При 42°С мембраны липосом претерпевают фазовый переход, что ведет к резкому возрастанию активности фермента по отношению к субстрату (мочевине), находящемуся вне капсулы (S. Shuiu et al., 1983).

Для иммобилизации используют также полые волокна. Их изготовляют из целлюлозы и ее производных, а также других природных и синтетических полимеров. Раствор, содержащий био

страница 51
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77

Скачать книгу "Биотехнология. Проблемы и перспективы" (4.22Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(26.09.2017)