Модельный биокатализатор на основе комплекса Fe+3- полиакриловая кислота – гидрогель полиэтиленимина

(51) 12 1/30 (2010.01) 08 3/075 (2010.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(57) Изобретение относится к области химической энзимологии и биомиметике, может быть использовано как модель фермента каталазы. Известно, что полимерные гидрогели обладают высокой комплексообразующей способностью по отношению к ионам переходных металлов из-за наличия в структуре макролигандов ионных и донорных функциональных групп. Именно полимерметаллические комплексы можно рассматривать как ближайшие аналоги металлоферментов, поэтому именно для этих катализаторов следует ожидать проявления высокой каталитической активности. Исходя из экспериментальных данных, видно,что активность заявляемого комплекса еС 13-ПАКГПЭИ при хранении, выше в 2 раза активности комплекса еС 13-ГПАК-ЭДА (прототипа). Это связано с наличием в заявляемом комплексе ГПЭИ.(72) Бектенова Гульнара Амантаевна Чинибаева Нуржан Сарсенбаевна(73) Акционерное общество Институт химических наук им. А.Б. Бектурова(54) МОДЕЛЬНЫЙ БИОКАТАЛИЗАТОР НА ОСНОВЕ КОМПЛЕКСА е 3 ПОЛИАКРИЛОВАЯ КИСЛОТА - ГИДРОГЕЛЬ ПОЛИЭТИЛЕНИМИНА Изобретение относится к области химической энзимологии и биомиметике, может быть использовано как модель фермента каталазы. Известно, что полимерные гидрогели обладают высокой комплексообразующей способностью по отношению к ионам переходных металлов из-за наличия в структуре макролигандов ионных и донорных функциональных групп. Именно полимерметаллические комплексы можно рассматривать как ближайшие аналоги металлоферментов, поэтому именно для этих катализаторов следует ожидать проявления высокой каталитической активности. Известны модельные системы,линейный полиэтиленимин с ионом медии поверхностноактивным веществом. (Тажибаева СМ., Абилов Ж.А.,Абденова Г.А., Кудайбергенов С.Е., Мусабеков К.Б.,Бектуров Е.А. Разложение пероксида водорода тройным комплексом полиэтиленимин -Сдодецилсульфат натрия // Известия, сер. Хим., 1994.4. С. 43-47.). Авторами изучены влияние состава тройного комплекса полиэтиленимин- С- додецилсульфат натрия, концентрации катализатора и субстрата, а также р среды и температуры на степень разложения пероксида водорода. Недостатком данного комплекса является гомогенность катализатора. Наиболее близким к заявляемой системе, является тройной комплекс на основе трехвалентного железа с гидрогелем полиакриловой кислоты (ГПАК) и низкомолекулярным амином этилендиамин (ЭДА).( ,,Е.А.3// .41. .-2006., , 2006. -0722). Получен тройной комплекс 3 - ГПАК - ЭДА и изучена каталазная активность данного комплекса. При образовании двойного комплекса Ме-ГПАК наблюдается резкое сжатие гидрогеля, а затем при добавлении ЭДА гель вновь набухает, р раствора увеличивается. Комплексообразование осуществляется за счет ионно-координационной связи. Недостатком этой системы является уменьшение каталазной активности при хранении. Задачей изобретения является получение гетерогенных модельных систем на основе комплекса трехвалентного железа с линейным полимером и полимерными гидрогелями. Технический результат заключается в повышении стабильности предлагаемых модельных систем каталазы в различных условиях. Поставленная задача достигается путем взаимодействия трехвалентного железа с полиакриловой кислотой (ПАК) и гидрогелем полиэтиленимина (ГПЭИ). К раствору соли хлорида железас концентрацией от 1 х 10-6 М до 110-1 М добавляли 10 мл ПАК с исходной концентрацией 0,001 М и набухший ГПЭИ (масса сухого ГПЭИ равна 0,01 г). Исходное соотношение компонентов 124 соответственно 3 - ПАК - ГПЭИ. Полученный комплекс промывали дистиллированной водой. Существенным отличием заявляемого комплекса от прототипа является замена низкомолекулярного амина (ЭДА) на ГПЭИ и ГПАК на линейный полимер. Присутствие ГПЭИ повышает стабильность комплекса по сравнению с прототипом. Пример 1. Получили тройные комплексы 3 ПАК - ГПЭИ. В термостатируемую ячейку вносили 20 мг полученного комплекса, 10 мл 0,1 М фосфатного буферного раствора с 7,0, 2 мл пероксида водорода с концентрацией 0,12 М. Через 3 минуты комплекс отфильтровывали через фильтр Шота, в раствор добавляли 20 24. Каталитическую активность тройных комплексов 3 - ПАК - ГПЭИ измеряли перманганатометрическим методом. Результаты приведены в таблице 1. Пример 2. Полученные комплексы хронили при комнатной температуре и измеряли активность через 10 дней, 1 месяц, 3 месяца и полгода. Каталазную активность (КА) полученных комплексов определяли перманганатометрическим методом в термостатируемый сосуд (298 К) вводили 10 мл 0,1 М фосфатного буфера,7.0, 20 мг комплекса и при перемешивании добавляли 2 мл 0,12 М раствора пероксида водорода. Через три минуты комплекс отфильтровывали через фильтр Шота, а затем в фильтрат добавляли 5 мл 20 раствора серной кислоты. Избыток пероксида водорода оттитровывали 0,025 н раствором 4. Определив (контр исп) - разность объемов раствора КМО 4, пошедших на титрование контрольной (без комплекса) и испытуемой проб, определяли активность комплексов по формуле КА, где- масса навески, 4,17 - коэффициент,учитывающий концентрацию пероксида водорода и перманганата натрия. Результаты приведены в таблице 1. Таблица 1 Каталазная активность тройного комплекса 3 - ПАК -ГПЭИ Каталазная Относительная каталазная активностьпри хранении при активность комнатной температуре в течение полимерных комплексов, Е/г 10 дней 1 мес. 3 мес. 6 мес. в 0,1 М фосфатном буферном растворе. рН-7,0 Таблица 2 Каталазная активность тройного комплекса 3 - ГПАК -ЭДА (прототип) комплекс Каталазная активность полимерных комплексов, Е/г в 0,1 М фосфатном буферном растворе. рН-7,0 9,1 х 104 Относительная каталазная активностьпри хранении при комнатной температуре в течение 10 дней Исходя из экспериментальных данных, видно,что активность заявляемого комплекса еС 13-ПАКГПЭИ при хранении, выше в 2 раза активности комплекса еС 13-ГПАК-ЭДА (прототипа). Это связано с наличием в заявляемом комплексе ГПЭИ. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Модельный биокатализатор на основе тройного комплекса, включающий ион трехвалентного железа, отличающийся тем, что он содержит линейный полимер полиакриловой кислоты (ПАК) и гидрогель полиэтиленимина (ГПЭИ).