Физический метод иммобилизации ферментов
Пожалуй, большее распространение получил другой физический метод иммобилизации ферментов: включение их в различные полимерные гели. Суть метода состоит в том, что фермент вводят в раствор мономера и подходящего сшивающего реагента, а затем проводят полимеризацию, в результате чего образуется трехмерная сетка геля, в ячейках которой «застревают» крупные молекулы фермента. В то же время для низкомолекулярных субстратов такой гель проницаем. Поэтому активность фермента по отношению к таким субстратам сохраняется, но, разумеется, в случае высокомолекулярных субстратов метод не пригоден.
Наибольшее распространение получил метод включения ферментов в полиакриламидный гель. Фермент вводят в раствор акриламида (CH2=CHCONH2) и сшивающего реагента бисакриламида (CH2 = CHCONHCOCH = ,-=СН2), добавляют инициатор полимеризации, например (NH4)2S208, и получают гель с иммобилизованным ферментом, который обычно используют в виде гранул. Полимеризацию можно проводить и без инициатора под действием у-излучения. Такой радиационно-химический метод имеет ряд преимуществ: система не загрязняется продуктами распада инициатора и можно обойтись без сшивающего реагента, так как сшивка полимерных цепей идет прямо под действием облучения. Кроме акриламидных гелей, используют (но в меньшей степени) гели поливинилового спирта, поливинилпирролидона, полиметакриловой кислоты и ряд других.
Наконец, последний метод физической иммобилизации ферментов, на котором мы остановимся, – включение фермента в микрокапсулы и волокна. В обоих методах фермент остается в своем обычном водном окружении, что обеспечивает сохранение его активности и специфичности. При микрокапсулировании капельки водного раствора фермента диспергируют (распыляют) в органическом растворителе, и на границе раздела фаз возникает оболочка (мембрана) за счет межфазной полимеризации или понижения растворимости подходящего полимера, первоначально присутствующего в одной из фаз. Как и в случае гелей, мембрана микрокапсулы проницаема для низкомолекулярных субстратов, но непроницаема для фермента. Размеры капсул составляют десятки или сотни микрон, и они легко отделяются от раствора фильтрованием.