南京理工大学:新しい高効率酵素固定化3Dプリント足場

南京理工大学:新しい高効率酵素固定化3Dプリント足場
出典: 高分子科学の最前線

酵素は、高い触媒効率、基質特異性、穏やかな反応条件などの特徴があり、現在では生産に広く使用されています。しかし、酵素の活性は、温度、極端な酸性やアルカリ性、有機試薬などの影響を受けやすいです。そのため、遊離酵素は通常、酵素の安定性と再利用性を向上させるために固定化処理されます。しかし、従来の酵素固定化法では、担体が高価であること、汎用性が低いこと、固固系の分離が困難であることなどの問題が依然として残っています。そのため、操作性が強く、固定化手順が簡単で、コストが低く、汎用性がある固定化キャリアの開発が、依然として開発の主流となっています。


3Dプリント酵素固定化足場

最近、南京理工大学薬学部の何炳芳教授と高炳兵准教授は、修士課程の葉佳傑と朱天樹を率いて、3Dプリント技術に基づく固定化酵素キャリアスキャフォールドを設計しました。関連論文は「化学的に修飾された3Dプリントスキャフォールドを使用した酵素固定化の多用途アプローチ」と題され、国際的に権威のある学術誌ACS sustainable Chemistry & Engineering(インパクトファクター6.97)に掲載されました。 3D プリントの自由な設計と精密な成形特性を利用して、原子炉のニーズに合わせてさまざまなブラケット構造を作成します。そして、足場材料である炭素繊維担持ポリ乳酸(C-PLA)の表面改質により、ペニシリンGアシラーゼ、グリコシダーゼ、プロテアーゼ、リパーゼの固定化に成功しました。触媒性能および再利用性試験では、固定化ペニシリン G アシラーゼによって合成されたアモキシシリンの収率は 185.6 mM に達し、固定化グリコシダーゼによって合成されたラクツロースの収率は 142 g/L に達しました。 10回の反応サイクルを繰り返した後、2つの酵素活性保持率はそれぞれ88%と92.8%に達しました。この固定化方法は、従来の固定化キャリアの機械的強度が乏しく、固体間の分離が困難であるという問題を解決し、3Dプリント技術と酵素触媒リアクターの組み合わせの基礎を築きました。

参考文献:
Jiajie Ye、Tianshu Chu、Jianlin Chu、Bingbing Gao*、Bingfang He*。化学的に修飾された 3D プリント スキャフォールドを使用した酵素固定化の多目的アプローチ。ACS Sustainable Chemistry & Engineering、2019、DOI: 10.1021/acssuschemeng.9b04980

全文は以下をご覧ください。
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssuschemeng.9b04980.


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