Отчет о научно-исследовательской работе
|
|
Скачать 1.97 Mb.
|
|
^
Объектом исследований являются композитные материалы на основе ферментов и полимеров для создания биокаталитических систем. Назначением объектов исследования является создание биокаталитических систем с заданными рабочими характеристиками (регулируемой ферментативной активностью, высокой стабильностью при хранении и к действию различных денатурирующих агентов и т.д.) и использование их в различных биотехнологических процессах. ^ : определение научно-технического уровня мировых разработок в области создания биокаталитических композитных систем на основе ферментов и полимеров. ^ Поиск патентных материалов проводится в информационном массиве развитых стран, прежде всего США, Японии и Европы, России, так как именно в этих странах публикуется большая часть работ по полимерным нанокомпозитным материалам для создания хемосенсоров. По этим материалам имеются полные базы данных, доступные в сети Интернет. ^ по заданию заказчика основное внимание уделяется информации, начиная с 1995 г. по 2005 г. включительно, по бесплатным электронным патентным базам Интернета: по автоматизированным информационным патентным базам России, США, Европейского патентного ведомства (включает заявки Японии, Китая). Фактически: по автоматизированным электронным патентным базам – со дня их создания (глубиной 20-30 лет). ^ иммобилизованные ферменты, ферменты и полимеры, ферменты и коллоидные наночастицы. В процессе поиска ключевые слова в зависимости от объемов обнаружения информации были уточнены. ^ __августа 2009 г.____________ Окончание поиска ___ сентября 2009 г.________ Таблица 4 – Патентный поиск
^ В.4 Сведения о выполнении регламента поиска (указывают степень выполнения регламента поиска, отступления от требований регламента, причины этих отступлений) Работа выполнена в соответствии с регламентом поиска. ^ . Автоматизированная патентная база US Patent Full Text Databases Manual Search – https:/www.uspo.gov/patft/index.html, за период с 1976 г. (дата создания базы) по настоящее время, по следующим полям: заголовок (Тitle), реферат(Abstract), предмет патентования (Claims), по всему документу. В патентной базе США поиск проводился с использованием ряда ключевых словосочетаний, а именно: (immobilization AND enzyme), найдено 13 документов (enzyme AND nanoparticles), найдено 6 документов В результате проведенного поиска в патентной базе США по выше приведенным ключевым словам получено более 10 релевантных документов. ^ . Автоматизированная европейская патентная база ESPACENET Europes Network of patent databases - http://ep.espacenet.com, за период 20 лет по настоящее время, по следующим полям: заголовок (Тitle), реферат(Abstract). Для поиска информации в европейской базе Wordwide database использовались следующие сочетания ключевых слов: (immobilization AND enzyme), найдено 837 документов (immobilization AND enzyme AND polymer), найдено 133 документa (enzyme AND nanoparticles), найдено 44 документа Поиск информации в европейской базе EP database проводился по следующим сочетаниям ключевых слов: (immobilization AND enzyme), найдено 3 документа (immobilization AND enzyme AND polymer), найден 1 документ (enzyme AND nanoparticles), найден 1 документ 3. Патенты РФ. Патентная база Роспатента (Рефераты российских патентных документов за период с 1994-2009 гг., по адресу: http://www.fips.ru). В патентной базе Роспатента информация выявлена по следующему словосочетанию (иммобилизованные ферменты)- найдено 94 документа (ферментные наночастицы)- найдено 3 документа. ^ Московский государственный университет им.М.В.Ломоносова Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежская государственная технологическая академия (RU) Институт химической физики им. Н.Н. Семенова РАН (ИХФ РАН) (RU), Институт биохимии им. А.Н. Баха РАН (RU) КАУНСИЛ ОФ САЙЕНТИФИК ЭНД ИНДАСТРИАЛ РИСЕРЧ (IN) Воронежский государственный университет Эллайд Коллоидс Лимитед (GB) ООО "Научно-производственный центр "Амфион" (RU) BIORIGHT WORLDWIDE COMPANY LTD [VG] University of Pittsburgh (Pittsburgh, PA) UNIV EAST CHINA SCIENCE & TECH [CN] BIORIGHT WORLDWIDE COMPANY LTD [VG] UNILEVER NV [NL] DALIAN CHEMICAL PHYSICS INST [CN] UNIV PITTSBURGH UNIV ZHEJIANG TECHNOLOGY [CN] ADVANCED RES & TECH INST [US] DAINIPPON PRINTING CO LTD RENSSELAER POLYTECHNIC INST A UNIV PENNSYLVANIA [US] UNIV DONGHUA [CN] FUJIFILM CORP NANOSPHERE LTD [GB] UNIV DEBRECEN DEPT OF COLLOID NANODELIVERY INC [US] ЯДЕРНЫЕ ПАТЕНТЫ: Иммобилизация/фермент Ru 2327738 2005133446 EP 1970443 (A1) EP1970443 (A1) WO WO2009010561 (A1) US 7,521,504 Иммобилизация/фермент/полимер US US2008108745 US2002068339 US2007292687 US5922531 CN CN101113433 JP JP6009713 (A) Ферменты/наночастицы Ru 2006123043 US US2009143487 US2009110741 US2005226938 JP JP2007224012 ^ Результаты настоящего патентного поиска являются основной базой для дальнейшего мониторинга информационной ситуации, касающейся осуществляемого проекта, и первым этапом проведения патентно-информационного исследования по оценке научно-технического уровня и патентной чистоты разработки по проекту. ^ Таблица 5 – Патентная документация
^ Отв. исполнители: зав. кафедрой ФГОУ ВПО МГАВМиБ, проф. д.х.н, д.б.н. С.Ю. Зайцев; зав. лабораторией, к.б.н. И.В. Милаева. Познание молекулярных механизмов формирования биохимических коллоидных систем (БКС) с использованием современных методических и инструментальных достижений «нанотехнологической революции» в рамках выполнения данной НИР позволит найти пути решения многих актуальных фундаментальных и прикладных проблем химии и биологии, медицины и экологии, нано- и биотехнологии, ветеринарии и зоотехнии. В частности, новые БКС на основе ферментов позволят расширить ассортимент и области применения ферментных препаратов в пищевой, фармакологической, агрохимической и кожевенной промышленности, в производстве моющих средств, поверхностно- и оптически-активных соединений, вкусовых и ароматических компонентов, для аналитических и лекарственных целей в медицине и ветеринарии. Особенное значение приобретает разработка и внедрение новых и более эффективных средств диагностики и мониторинга состояния организма сельскохозяйственных животных, что является неотъемлемой частью научно-технического прогресса в развитии животноводства и будет реализовано в данной НИР на базе достижений коллоидной химии. Проведение исследований по вышеуказанным направлениям позволит не только решить важные и актуальные научно-технические задачи, но завершить создание комплексной системы подготовки высококвалифицированных специалистов (от бакалавров и магистров до кандидатов и докторов наук), обладающих особыми компетенциями по профилю данной НИР. Иммобилизованные ферменты представляют собой важную и быстро развивающуюся междисциплинарную область ФКС на «стыке» коллоидной и физической химии, энзимологии и биотехнологии. Создание биокатализаторов нового поколения в виде иммобилизованных ферментов открыло перед прикладной энзимологией новые перспективы. В настоящее время выделяют 4 подхода к иммобилизации ферментов: адсорбция, ковалентное связывание, встраивание и микрокапсулирование. Возможно также комбинирование двух и более подходов. Иммобилизация путем адсорбции – это самый простой и дешевый метод приготовления биокатализатора на твердом носителе. Он основан на физической адсорбции и/или ионном связывании липазы на поверхности твердого носителя. Большое число синтетических и природных носителей с различной формой и размерами, пористой и непористой структурой, различной связывающей способностью было использовано для иммобилизации липаз. Ковалентное связывание липаз с различными носителями является многообещающим методом, т.к. значительно снижаются диффузионные ограничения для субстрата и продуктов. К тому же ковалентная иммобилизация предоставляет огромные возможности для увеличения стабильности фермента и предотвращает его от перехода в раствор. Однако, условия ковалентной иммобилизации таковы, что нельзя избежать некоторой потери ферментативной активности. Изучение полимер-ферментных комплексов важно для моделирования биополимерных взаимодействий и регуляции активности ферментов в биологических жидкостях. По этапу 1 НИР планируется изучение каталитических свойств трех липаз: из поджелудочной железы свиньи, бактерий Pseudomonas fluorescence, гриба Mucor javanicus в системах с БСА, положительно заряженным поли-L-лизин и отрицательно заряженной поли-L-глутаминовой кислотой при различных соотношениях фермент:полимер с помощью метода потенциометрического титрования; по физико-химическим свойствам липазы с указанными БКС (полиэлектролитами-липазные комплексы) с помощью метода межфазной тензиометрии, что даст представление о свойствах этих комплексов на поверхности раздела фаз; по корреляции между данными по активности этих систем и параметрами поверхностного натяжения, что в дальнейшем позволит построить модели указанных биокаталитических БКС. Кроме того, представляет большой научно-практический интерес получение новых полимерных материалов, с помощью которых текстильные материалы, а также материалы из кожи и меха, могли бы долго сохранять антистатические и антибактериальные свойства. Известным полимером, используемым для этих целей, является N,N’-диметил-N,N’-диаллиламмоний хлорид, который обладает антибактериальными и антисептическими свойствами. Антибактериальную и антистатическую обработку, как правило, проводят на заключительных отделочных этапах. Однако длительная эксплуатация, стирка, температурная обработка текстильных материалов приводят к потере этих свойств, имеющих важное гигиеническое значение. Вышеуказанный полимер обладает низкой термической стабильностью и не влагостоек. Поэтому получение новых полимерных материалов, с помощью которых текстильные материалы могли бы длительно сохранять антистатические и антибактериальные свойства, представляет большой интерес. На 1 этапе НИР предполагалось получить сополимеры N,N’-диметил-N,N’-диаллиламионий хлорида и метилметакрилата, которые отличались бы большой адгезивной способностью к текстильным материалам и образовывали пленкообразные покрытия с более высокими антистатическими и термическими свойствами, исследовать термические и термоокислительные свойства новых сополимеров и антистатические свойства обработанных ими материалов. ^ Основные достоинства этого метода – высокая точность, высокая чувствительность и возможность проводить титрование в более разбавленных растворах, чем это позволяют визуальные индикаторные методы. ^ Липаза обладает свойством стереоспецифичности и расщепляет 1 и 3 связи в молекуле триацилглицерола.  Липаза В результате выделяется моноацилглицерол и уксусная кислота, которая титруется щелочью. Активность фермента определяется по графику зависимости объема добавленной щелочи от времени [26]. Прибор. Титрование проводят с помощью автоматического титратора фирмы «Radiometer» (Копенгаген). Титратор состоит из 4 частей:
В кювету помещают 10 мл рабочего раствора субстрата и ставят на магнитную мешалку. Запускают программу титрования и после звукового сигнала добавляют 100 мкл раствора липазы или комплекса липазы с полиэлектролитами. Время титрования 10 минут, в течение которых программа Stat Talk (версия 1.2) строит график зависимости объема добавленной щелочи от времени. Активность рассчитывают по тангенсу угла наклона касательной к графику. Одна единица активности липазы соответствует 1 мкмоль уксусной кислоты, выделяющейся при ферментативном гидролизе субстрата в одну минуту. Каждую пробу измеряют по 5 раз и рассчитывают среднее значение абсолютной активности липазы. Относительную активность (в %) рассчитывают как отношение активности опытной пробы к активности контрольной пробы. Результаты представляют в виде таблиц и графиков. ^ Принцип метода. Принцип работы тензиометра ВРА-1Р основан на методе максимального давления в пузырьке, который является в настоящее время наиболее удобным для исследования биологических систем. В ВРА воздух от компрессора поступает в капилляр, который опущен в исследуемую жидкость. С помощью электрического преобразователя определяется избыточное давление в системе, которое используется для расчёта поверхностного натяжения. Давление, необходимое для отрыва пузырька воздуха от капиллярного кончика, опущенного на границу жидкость-воздух, прямо пропорционально поверхностному натяжению () на этой границе. Электрические сигналы от всех измерительных систем поступают в электронный блок, который посредством аналого-цифрового преобразователя соединён с персональным компьютером. Полученные данные заносятся в таблицу, которая затем обрабатывается в компьютерной программе [118]. ^ (Maximal Bubble Pressure Tensiometer) измеряет динамическое поверхностное натяжение (ДПН) при коротких временах существования поверхности – от 0,001 до 100 с. Для проведения эксперимента наливают исследуемый раствор в лабораторный стакан (объём жидкости 10-15 мл) и помещают его под капилляр, затем с помощью компьютера, через который осуществляется управление прибором, дают команду для начала нового эксперимента. Капилляр автоматически опускается в жидкость, начинается измерение поверхностного натяжения в промежуток времени от 0,001 до 100 с. ^ Принцип метода. Измерение поверхностного натяжения на приборе РАТ-2P (Topfen-Blasen-Profiltensiometer) осуществляется с использованием метода висящей капли. Его преимуществами являются малый объём анализируемой жидкости, широкий диапазон измерений времени жизни капли (от 10 до 10000 с и более). Форма капли, висящей на кончике капилляра, при прочих равных условиях определяется ее размерами. Чем больше объем капли, тем в большей степени ее форма отличается от сферической. Уравнение Лапласа описывает механическое равновесие капли, как баланс действующих на каплю сил. Если известно поверхностное натяжение, то форма капли может быть определена по уравнению Лапласа. В приборе PAT-2P поверхностное натяжение определяется по форме капли методом анализа формы осесимметричных капель (ADSA), в котором форма капли автоматически анализируется, оптимизируется и сравнивается с теоретическим лапласовским профилем [118]. ^ измеряет поверхностное натяжение при длинных временах существования поверхности (рис. 26). Он состоит из макродозирующего устройства, включающего шприц для жидкостной хроматографии на 0,5 мл и микрометрического регулятора (1), микродозирующей системы (7), которая через процессор управляется компьютером (6), источника света (3), объектива и специальной видеокамеры (4), обеспечивающей неискажённое изображение капли, термостатируемой ячейки (8) с каплей исследуемой жидкости (2), формируемой на кончике стального или тефлонового капилляра.  Рисунок 26 - Схема прибора PAT-2P: 1 - макродозирующая система, 2 - капля биологической жидкости, 3 - источник света, 4 - объектив и видеокамера, 5 - аналогово-цифровой преобразователь, 6 - компьютер, 7 - микродозирующая система, 8 - термостатируемая ячейка. От видеокамеры (4) сигнал поступает в видеопроцессор (5), где происходит его преобразование из аналогового в цифровой. Затем он передаётся на компьютер (6). Для определения геометрической границы капли используется метод локального порога яркости. Граница капли определяется по максимальному градиенту яркости, как функции от координаты строки изображения, а также используется полиномиальное сглаживание каждой группы из 5 последовательных точек на границе капли. Для калибровки видеоустановки используется эталонная оптическая сетка. Экспериментальная погрешность измерений поверхностного натяжения по методу висящей капли составляет около 0,1 мН/м. Для проведения анализа в стаканчик наливают исследуемую жидкость (достаточно 5 мл), опускают в него шланг от дозирующего устройства прибора и промывают систему шлангов и капилляр. Затем капилляр опускают в термостатируемую ячейку, включают камеру и начинают измерение. Программа строит график зависимости поверхностного натяжения и площади поверхности от времени. Исходя из данных, полученных на приборах BPA-1P и PAT-2P, строят графики (тензиограммы) в координатах - ln T. ^ Значение ДПН в начальный момент времени (0, мН/м) определяют в координатах - T1/2 с помощью автоматической программы анализа тензиограмм Reading ADSA. В этих же координатах определяют угол наклона начального участка тензиограммы (λ0, мН/м-1 с1/2). Зависимость ДПН от времени жизни поверхности обусловлена неравновесным характером процессов адсорбции-десорбции поверхностно-активных веществ на жидкой границе раздела фаз. В начальный момент времени (t0) поверхностный слой не содержит избытка поверхностно-активных компонентов, т.е. адсорбция равна нулю, а ДПН раствора и растворителя 0 однозначны. Скорости адсорбции и понижения ДПН определяются в общем случае диффузией сурфактантов к поверхности, скоростью преодоления так называемого адсорбционного барьера (электростатической, энтропийной или иной природы) и процессами перестройки адсорбированных молекул в поверхностном слое [118]. В координатах - lgT определяют значения ДПН при 0,1 и 1 с (1 и 2, соответственно). Значения 1, как и 0 и 0, характеризует свойства растворителя и адсорбцию в области коротких времен, а 2 - в области средних времен жизни поверхности. Величины 1 и 2 обусловлены в основном наличием низко и средне молекулярных поверхностно-активных веществ. Для высокомолекулярных фракций белков и других соединений определяющими являются значения 3 и 4, рассчитанные после обработки тензиограмм, полученных на приборах BPA 1P и PAT-2P, соответственно, путем экстраполяции к нулю в координатах - T-1/2 . При этом угол наклона тензиограммы λ1 (в области 100 с) характеризует величину адсорбции и концентрацию основного компонента раствора. ^ |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Похожие:
База данных защищена авторским правом ©MedZnate 2000-2016
allo, dekanat, ansya, kenam
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям
allo, dekanat, ansya, kenam
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям