биокатализатора може супроводжуватися руйнуванням його структури. Наприклад, при адсорбції деяких рослинних клітин на гранулах цітодекса клітинна стінка деформується, повторюючи рельєф поверхні частинок носія. Перевагою методу адсорбційної іммобілізації є доступність і дешевизна сорбентів, що виступають у ролі носіїв. Їм також можна надати будь-яку конфігурацію і забезпечити необхідну пористість. Важливим фактор - простота застосовуваних методик. При адсорбционном зв'язуванні можна вирішити і проблему очищення ферменту, так як зв'язування білка з носієм в багатьох випадках досить специфічне. На жаль, міцність зв'язування ферменту з носієм не завжди достатньо висока, що обмежує застосування методу. До недоліків адсорбційної іммобілізації слід віднести відсутність загальних рекомендацій, що дозволяють зробити правильний вибір носія та оптимальних умов іммобілізації конкретного ферменту.
Деяких з перерахованих труднощів можна уникнути при іммобілізації ферментів шляхом включення до гелі. Суть цього методу іммобілізації полягає в тому, що молекули ферменту включаються в тривимірну сітку з тісно переплетених полімерних ланцюгів, утворюють гель. Середня відстань між сусідніми ланцюгами в гелі менше розміру молекули включеного ферменту, тому він не може покинути полімерну матрицю і вийти в навколишній розчин, тобто знаходиться в іммобілізованим стані. Додатковий внесок у утримування ферменту в сітці гелю можуть вносити також іонні та водневі зв'язки між молекулою ферменту і оточуючими її полімерними ланцюгами. Простір між полімерними ланцюгами в гелі заповнено водою, на частку якої зазвичай припадає значна частина всього обсягу гелю. Наприклад, широко застосовуються гелі полімерів акрилової кислоти в залежності від концентрації полімеру і його природи містять від 50 до 90% води.
Для іммобілізації ферментів в гелі існує два основних способи. При одному з них фермент поміщають у водний розчин мономера, а потім проводять полімеризацію, в результаті чого утворюється полімерний гель з включеними до нього молекулами ферменту. У реакційну суміш часто додають також біфункціональні (Містять в молекулі два подвійні зв'язки) сшивающие агенти, які надають утворюється полімеру структуру тривимірної сітки. В іншому випадку фермент вносять в розчин готового полімеру, який потім будь-яким чином переводять в гелевидний стан. Спосіб іммобілізації ферментів шляхом включення до полімерний гель дозволяє створювати препарати будь-якої геометричної конфігурації, забезпечуючи при цьому рівномірний розподіл биокатализатора в обсязі носія. Метод універсальний, застосовний для іммобілізації практично будь-яких ферментів, Поліферментні систем, клітинних фрагментів і клітин. Фермент, включений в гель, стабільний, надійно захищений від інактивації внаслідок бактеріального зараження, так як великі клітини бактерій не можуть проникнути в дрібнопористу полімерну матрицю. У той же час, ця матриця може створювати значні перешкоди для дифузії субстрату до ферменту, знижуючи каталітичну ефективність іммобілізованого препарату, тому для високомолекулярних субстратів даний метод іммобілізації не застосовується взагалі.
Загальний принцип іммобілізації ферментів з використанням мембран полягає в тому, що водний розчин ферменту відділяється від водного розчину субстрату напівпроникною перегородкою. Напівпроникна мембрана легко пропускає невеликі молекули субстрату, але нездоланна для великих молекул ферменту. Існуючі модифікації цього методу розрізняються лише способами отримання напівпроникною мембрани і її природою. Водний розчин ферменту можна включати всередину мікрокапсул, що представляють собою замкнуті сферичні пухирці з тонкої полімерної стінкою (мікрокапсулірованіе). При подвійному емульгуванні виходить водна емульсія з крапель органічного розчину полімеру, містять, у свою чергу, ще більш дрібні краплі водного розчину ферменту. Через деякий час розчинник твердне, утворюючи сферичні полімерні частинки з іммобілізованим у них ферментом. Якщо замість водонерозчинного тверднуть полімеру використовуються рідкі вуглеводні з високою молекулярною масою, метод називається іммобілізацією шляхом включення в рідкі мембрани. До модифікаціям методу іммобілізації ферментів з використанням напівпроникних оболонок відносяться також включення у волокна (при цьому замість крапель, містять ферменти, виходять нитки) та включення до ліпосоми. Застосування систем мембранного типу дозволяє отримувати іммобілізовані препарати з високим вмістом ферменту. Метод, як і попередній, досить універсальний, тобто застосуємо як ферментам, так і до клітин, а також їх фрагментів. Завдяки високому відношенню поверхні до об'єму і малій товщині мембрани вдається уникнути значних дифузійних обмежень швидкості ферментативних реакцій. Основний недолік мембранних систем - неможливість ферментативного перетворення високомолекулярних субстратів.
При іммобілізації ферментів з використання систем двофазного ...
