Иммобилизация ферментов

Среди биологически активных полимеров можно отметить несколько групп высокомолекулярных соединений, в которых БАВ или группировка, определяющие наличие активности, связаны с полимерным носителем химической связью, разрушение которой не предусматривается во время функционирования системы. [5]

В частности, это относится к так называемым иммобилизованным ферментам, применяемым в составе водорастворимых лекарственных препаратов. Связывание фермента с полимерным носителем или модификатором позволяет повысить его устойчивость к денатурации, приводящей к потере активности. Другим важным качеством модифицированного полимером белка является его большее время циркуляции в кровеносном русле, что позволяет значительно повысить эффективность препарата. [5]

Наиболее исследованными в этом отношении оказались препараты модифицированного декстраном фермента стрептокиназы (препарат "стрептодеказа"), используемого для растворения липидных образований внутри кровеносных сосудов, и препараты модифицированного гемоглобина - переносчика кислорода, рассматриваемого в качестве кровезаменителя. Принцип создания водорастворимых иммобилизованных ферментов основан на том, что часть функциональных групп белка не участвует в формировании его активного центра и может вступать в различные взаимодействия, в том числе и химические реакции, с функциональными группами полимерного модификатора. Кроме стрептокиназы в медицине применяются и иммобилизованные формы таких ферментов как лизосомальная β-D-N-ацетилгексозаминидаза (иммобилизованная на поливинилпирролидоне для лечения болезни Тея - Сакса), трипсин (иммобилизированный на полимерном полотне салфеток для лечения гнойных ран), а также химотрипсин, террилитин, уриказа, β-галактозидаза, различные виды нуклеаз с иммобилизации на декстране, поливинилпирролидоне, поливиниловом спирте, полиэтиленгликоле и их производных. [5, 6]

Перспективным методом является применение микрокапсулирования для производства препаратов ферментов. [6]

Исторически первым подходом к проблеме микрокапсулирования ферментов было их включение в полимерные микрокапсулы, обеспечивающие надежное удержание и защиту фермента и свободное проникновение относительно низкомолекулярных субстратов и продуктов ферментативной реакции. [6]

Основные преимущества микрокапсулирования следующие:

) микрокапсула исключает контакт фермента с биологическими жидкостями;

) в микрокапсулу могут быть включены относительно высокие концентрации фермента, достижение которых в кровотоке при использовании фермента в нативном виде невозможно;

) в микрокапсулу могут включаться различные ферменты одновременно;

) фермент в микрокапсулах может быть дополнительно стабилизирован внутри- или межмолекулярным сшиванием или модификацией растворимыми полимерами. [6]

Учитывая к тому же, что сейчас имеются подходы к получению микрокапсул не только из синтетических полимеров (полиамидов, полиуретанов и т.п.), но и из природных или их аналогов (полимолочной кислоты и т.п.), т. е. снимается проблема утилизации материала оболочек микрокапсул в организме, подобного рода ферментные препараты представляются в высшей степени перспективными. Следует подчеркнуть, однако, что их применение ограничено случаем, когда терапевтический фермент должен действовать на растворимый субстрат относительно невысокого молекулярного веса. [6]

Первые успешные эксперименты по применению микрокапсулированных ферментов на животных были проведены с использованием уреазы (для понижения содержания мочевины в крови), каталазы (для лечения животных с каталазной недостаточностью) и аспарагиназы (для подавления роста аспарагинзависимых опухолей). Первым примером использования микрокапсулированных ферментов в клинической практике является описанное в работах исследователей применение микрокапсулированной каталазы для лечения в ротовой полости человека ран, образующихся при акаталаземии в результате накопления выделяемой бактериями перекиси водорода. [6]