Иммобилизация ферментов с помощью полупроницаемых оболочек

Общий принцип, лежащий в основе этого способа иммобилизации, состоит в том, что водный раствор фермента отделяется от водного раствора субстрата полупроницаемой мембраной, которая легко пропускает небольшие молекулы субстрата, но представляет собой непреодолимый барьер для крупных молекул фермента. Существующие модификации этого метода различаются лишь способами получения полупроницаемой мембраны и ее природой.

Среди множества способов мембранного разделения можно выделить следующие: микрокапсулирование, двойное эмульгирование, включение в волокна, включение в липосомы.

Микрокапсулирование. Водный раствор фермента включают внутрь микрокапсул, представляющих собой замкнутые сферические пузырьки с тонкой полимерной стенкой.

Двойное эмульгирование. При иммобилизации методом двойного эмульгирования сначала готовят эмульсию водного раствора фермента в растворе органического полимера, точно так же, как для получения микрокапсул. Готовую эмульсию вновь диспергируют, на этот раз в воде. В результате получается водная эмульсия из капель органического раствора полимера, содержащих, в свою очередь, еще более мелкие включенные капли водного раствора фермента. Через некоторое время органический раствор затвердевает, образуя полимерные сферические частицы с иммобилизованным в них ферментом.

Включение в волокна. От микрокапсулирования этот способ иммобилизации отличается главным образом формой получаемых препаратов: в первом случае образуются сферические микрокапсулы, а во втором - нити. Суть состоит в том, что эмульсию водного раствора фермента в органическом растворе волокнообразующего полимера продавливают через фильеры в жидкость (например, толуол), вызывающую коагуляцию полимера. Полученные волокна представляют собой пористые полимерные гели, содержащие гомогенную дисперсию небольших капель водного раствора фермента размером около 1 мкм. Ферментсодержащие волокна обладают высокой механической прочностью; например, из них можно изготовить ткань, которая будет обладать ферментативной активностью. Для дополнительного повышения механической прочности волокна иногда заключают в тонкую полиамидную оболочку.

Включение в липосомы. Существует несколько способов получения липосом, содержащих включенный фермент. В одном из таких раствор липида (обычно лецитина) в органическом растворителе (например, в хлороформе) упаривается в вакууме, и липид остается на стенках колбы в виде тонкой пленки. Затем в колбу вносят водный раствор фермента, встряхивают до полного удаления пленки липида со стенок колбы и оставляют на некоторое время. В полученной таким образом дисперсии липида происходит самопроизвольное образование (самосборка) липосом, содержащих включенный фермент. Во избежание окисления липида все операции необходимо проводить в атмосфере инертного газа.

B другом варианте метода раствор липида в органическом растворителе наслаивают на поверхность водного раствора фермента, после чего органический растворитель удаляют путем испарения в токе инертного газа, а образовавшуюся липидную пленку диспергируют в водном растворе. Недостаток этого способа состоит в том, что контакт с органическим растворителем может вызвать инактивацию фермента.