Mechanism of reaction of glutaraldehyde with polymer carrier's functional group. Spectroscopic researches

W immobilizacji enzymów na nośnikach polimerowych z reaktywnymi grupami funkcyjnymi w charakterze łącznika (ang. spacer) najczęściej stosowany jest aldehyd glutarowy (GA). Badania prezentowane w pracy ukierunkowano na identyfikację wiązań formowanych w układzie polimerowy nośnik- GA-enzym w oparciu o spektroskopię FTIR oraz spektroskopię ramanowską. Badaniom spektroskopowym poddano nośniki z reaktywnymi grupami aminowymi NH2 otrzymane w reakcji sieciującej polimeryzacji suspensyjnej N-winyloformamidu (NVF) z diwinylobenzenem (DVB). Konwersję grup formamidowych do aminowych przeprowadzono w reakcji hydrolizy alkalicznej kopolimeru NVF/DVB i otrzymano szereg nośników z merami winyloaminowymi VAm/DVB, które zastosowano do immobilizacji enzymu hydrolizującego Novozym 476 (Navozymes®). Zoptymalizowano parametry reakcji polimeryzacji suspensyjnej NVF/DVB w oleju silikonowym w kierunku otrzymywania sferycznych ziaren polimeru. Immobilizację enzymów prowadzono w buforze fosforanowym na nośnikach modyfikowanych GA. Aktywność katalityczną układów nośnik-GA-enzym testowano w reakcjach hydrolizy celulozy mikrokrystalicznej i papieru. W oparciu o badania spektroskopowe wykazano, że w buforze fosforanowym między grupami aminowymi nośnika, a GA tworzy się trwałe wiązanie iminowe. Immobilizowane na badanych nośnikach enzymy miały wprawdzie niższą aktywność niż enzymy natywne, ale wydajności procesów na enzymach immobilizowanych były znacznie większe niż dla enzymów natywnych.

The most commonly spacer in polymer carries with reactive functional group is glutaraldehyde (GA). Researches presented in this work are directed at identification of bonds in formed on a polymeric carrier system-GA-enzyme based on FTIR and Raman Spectroscopy. Spectroscopic methods were used in characterization of carriers with active NH2 groups obtained in suspension polymerization reaction of N-vinylformamide and divinylbenzene. The conversion of amine groups to formamide was carried out in an alkaline hydrolysis reaction of a copolymer of NVF / DVB. Carriers were produced with vinylformamine Vam/DVB and were used in immobilization hydrolized enzyme Novozym 476 (Navozymes®). Parameters of production of polymeric spherical grains in suspension polymeryzation reaction NVF/DVB in silicone oil were optimized. Immobilization reactions of enzymes on modified of GA polymer carriers were carried out in phosphate buffer. The catalytic activity of the carriers system-GA-enzyme was tested in the reactions of hydrolysis of microcrystalline cellulose and paper. Based on spectroscopic methods demonstrated that in phosphate buffer permanent imine bond was created between amino groups of the carriers and GA. Enzymes immobilized on carriers had activation lower than native enzymes. However the efficiency of processes on immobilized enzymes were significantly higher than native enzymes.