Imobilizarea enzimelor

2. Imobilizarea enzimelor

2.1.1 Procedee fizice de imobilizare

hidroliza:

Si-OR +H₂O Si-OH + ROH

esterificarea

condensarea alcoolilor

Si-OR + HO-Si Si-O-Si + ROH

alcooliza

condensarea apei

Si-OH + HO-Si Si-O-Si + H₂O

hidroliza

unde R este o grupare alchil C_xH_2x+1.

Reactia de hidroliza înlocuieste gruparea alcoxid (OR) cu grupare hidroxil (OH). Ulterior reactia de condensare implicând gruparile silanol produce leraturi siloxan (Si-O-Si) si alcool (ROH) si apa H₂O ca produse secundare. În majoritatea cazurilor, condensarea începe înainte ca hidroliza sa fie completa.

Deoarece apa si alcoxisilanii sunt imiscibili este utilizat un agent de omogenizare, ex. alcool. Totusi gelurile pot fi preparate din amestec apa-alcoxid de siliciu fara adaos de solvent, daca alcoolul rezultat ca produs secundar din reactia de hidroliza este suficient pentru a omogeniza sistemul separat de faza initiala. Alcoolul nu e un simplu solvent, el poate participa în reactia de esterificare sau alcooliza [Brinker, 1990

Cei mai utilizati tetraalcoxisilani în procesele sol-gel sunt tetraetoxisilan TEOS (Si(OC₂H₅)₄) si tetrametoxisilan TMOS (Si(OCH₃)₄). Metoda traditionala de preparare a tetraalcoxisilanului cu un alcool; când e utilizat etanol anhidru, rezulta TEOS + HCl ca produs secundar.

SiCl₄ + EtOH Si(OEt)₄ + 4HCl

Gelurile de silice pot fi sintetizate si prin folosirea precursorilor oligomeri. Silicatul de etil 40 este o forma comerciala a etoxipolisiloxanului (polisilicatul de etil) care rezulta atunci când etanolul folosit în productia de TEOS contine apa. Apa si acidul clorhidric rezulta din hidroliza partiala si din condensarea tetraetoxisilanului.

Literatura mentioneaza câtiva precursori precum hexametoxi-disiloxanul, octametiletoxitrisiloxanul si un octamer cubic metoxilat (Si₈O₁₂)(OCH₃)₈.

Octamerul a fost preparat folosind urmatoarele reactii:

zona proceselor de difuziune din imediata vecinatate a particulei de enzima

modificarea de natura sterica a accesibilitatii substratului la centrii activi

geometria moleculara a suportului

flexibilitatea structurii suportului

-caracterul sau hidrofil, si deci penetrabilitatea de catre solutiile de

substrat

-interactiunile electrostatice cu substratul

2.Enzima prin

A₁ este activitatea enzimatica regasita in preparatul imobilizat, g preparat x U/g

A₂ este activitatea enzimatica regasita in mediul de cuplare, solutii de spalare etc.

Metoda este utilizata pentru fabricarea unor L-aminoacizi ca L-Met si L-Val.

Procesul Tanabe utilizeaza o coloana împachetata cu aminoacilaza imobilizata DEAE-Shepadex în proces de operare continuu.

Degusa, pe de alta parte, utilizeaza acilaza libera într-un bioreactor membrana. Metoda este atractiva numai pentru L-aminoacizi (nu pentru D-aminoacizi ) si, de aceea se utilizeaza numai pentru producerea acestora. Procesul este eficientizat atât prin utilizarea eficace a enzimei cât si prin racemizarea izomerului nedorit [Chibata, 1987

Ullmann's Enciclopedia of Industrial Chemistry, 1987; Peppler, 1987].