Biyofarmasötiklerde enzim mühendisliği teknolojisinin uygulanması
Enzim mühendisliği, enzimleri, enzim içeren organelleri veya hücreleri (mikroorganizmalar, hayvanlar, bitkiler) belirli reaksiyon düzeneklerinde kullanan, enzimlerin biyokatalitik işlevinden yararlanan ve ilgili hammaddeleri mühendislik araçları yardımıyla yararlı maddelere dönüştürerek toplumsal yaşamda kullanan bir bilim dalıdır. Enzim hazırlama, enzim kürleme, enzim modifikasyonu ve dönüşümü ve enzim reaktörünü içerir. Uygulaması ağırlıklı olarak ilaç endüstrisi, gıda endüstrisi ve hafif endüstride yoğunlaşmıştır.
1. Enzim immobilizasyon teknolojisi ve uygulamaları
Enzimi jel, mikrokapsüller içine gömerek veya kovalent bağlar, katı faz taşıyıcıya bağlı iyonik bağlar adsorpsiyonu yoluyla veya enzim moleküllerinin birbirlerine çapraz bağlanmasını sağlamak için çapraz bağlama maddesi ve enzimi teknik işlemin sınırlı bir alanına hapsedilmiş çözünmez hale getirmek için diğer yöntemler yoluyla. Bu teknik, enzimin kesikli reaksiyonlarda tekrar tekrar, sıralı reaksiyonlarda sürekli olarak kullanılmasını veya enzimin üründen kolayca ayrılmasını sağlar. İmmobilizasyon yöntemleri arasında adsorpsiyon, kovalent bağlama, gömme, mikroenkapsülasyon ve çapraz bağlama gibi temel yöntemlerin yanı sıra çapraz bağlı enzim kristalleri, çapraz bağlı enzim agregatları, silika matris gömme ve lipid gömme gibi yeni immobilizasyon teknikleri de bulunmaktadır [1]. Gömme yöntemi farmasötik alanda daha yaygın olarak kullanılmakta ve bunu adsorpsiyon yöntemi izlemektedir. Aminoasilaz, penisilin asilaz, aspartoasilaz, aspartat-β-dekarboksilaz gibi çeşitli immobilize enzimler büyük ölçekli endüstriyel üretim için kullanılmıştır.
2. Enzimlerin kimyasal modifikasyonu
Enzimin kimyasal modifikasyonu, enzim protein molekülünün ana zincirinin "kesilmesi", "kesilmesi" ve kimyasal modifikasyonu anlamına gelir.
Kimyasal modifikasyon, enzim protein molekülünün ana zincirinin "kesilmesi" ve "kesilmesi" sürecini ve enzimin katalitik özelliklerini ve işlevlerini değiştirmek için belirli kimyasal maddelerin veya grupların kimyasal yollarla enzim molekülüne birleştirilmesinin teknik bir süreci olan kimyasal modifikasyonunu ifade eder. Enzimin kimyasal modifikasyonu yoluyla, enzimin aktivitesini iyileştirebilir, enzimin stabilitesini artırabilir, enzimin antijenikliğini ortadan kaldırabilir veya azaltabilir vb.
3. Enzimlerin sulu olmayan faz katalizi ve enzimlerin yönlü evrimi
Sulu olmayan ortamda (organik çözücü ortamı, gaz ortamı, süperkritik sıvı ortamı, iyonik sıvı ortamı vb.) enzim katalitik reaksiyonunun teknik süreci, enzimin sulu olmayan faz katalizi olarak adlandırılır [5]. Sulu olmayan ortamda enzim katalizi, polar olmayan substratların veya ürünlerin çözünürlüğünü artırma, sulu çözeltide gerçekleştirilemeyen sentetik reaksiyonları gerçekleştirme, ürünlerin enzime geri besleme inhibisyonunu azaltma ve kiral bileşiklerin asimetrik reaksiyonlarının substrat seçiciliğini, grup seçiciliğini, regioseçiciliğini ve enantiyoseçiciliğini geliştirme gibi dikkate değer özelliklere sahiptir. Enzim teknolojisinin yönlendirilmiş evrimi [5], doğal evrim sürecinin (doğal rastgele mutasyon ve doğal seçilim vb.), in vitro genlerin yapay rastgele mutasyonunun, mutant gen kütüphanelerinin oluşturulmasının, yapay olarak kontrol edilen koşulların özel ortamı aracılığıyla, mutant teknolojik sürecin mükemmel katalitik özelliklerine sahip enzimi elde etmek için yönlendirilmiş seçimin bir simülasyonudur.
4. Enzim preparatı üretimi ve uygulaması
4.1 Enzimlerin üretimi
4.1.1 Nükleaz ve antikor enzimi
Ribonükleik asit enzimi, enzimlerden oluşan bir ribonükleik asit (RNA) sınıfıdır ve yüksek derecede nükleik asit dizisi özgüllüğü ile
ve güçlü bir uygulama değerine sahiptir. Belirli bir nükleik asit enziminin nükleotid dizisini bildiğiniz sürece, kendi kendine bölünmesini ve kırılmasını katalize eden nükleik asit bileşimini tasarlayabilir ve sentezleyebilir ve bu genomların tüm dizisine dayanarak, önleme ve tedavisini tasarlayabilir ve sentezleyebilirsiniz. İnfluenza, hepatit, AIDS ve tütün mozaik hastalığı ile mücadele yeteneği gibi bu virüslerin neden olduğu insan, hayvan ve bitki viral hastalıkları için nükleotidler. Nükleazlar ayrıca nükleik asit haritalama ve gen ifadesini incelemek için araç olarak da kullanılabilir [4]. Katalitik antikorlar olarak da bilinen antikor enzimleri, indüksiyon ve modifikasyon yöntemleriyle elde edilebilen biyokatalitik işlevlere sahip bir antikor molekülü sınıfıdır. Antikor enzimleri, enzim etki mekanizmasının incelenmesinde, kiral ilaçların sentezinde ve parçalanmasında, antikanser ilaçların hazırlanmasında vb. kullanılmaktadır.
4.1.2 Enzimle işaretlenmiş ilaçlar
Son zamanlarda, ilaçları organizmadaki olası etki hedeflerine (örneğin, enzimler veya reseptörler) göre tasarlamak mümkün hale gelmiştir ve ortaya çıkan ilaçlar enzim etiketli ilaçlar olarak adlandırılmaktadır. Bu tasarım yaklaşımı artık ilaç tasarımının ana akımı olarak bilinmekte ve yeni ilaçların tasarımında büyük rol oynamaktadır. Anjiyotensin peptid dönüştürücü enzim (ACE) inhibitörleri, enzim etiketli ilaçların başarılı bir örneğidir ve ACE inhibitörleri önemli ve yaygın olarak kullanılan antihipertansif ilaçlar haline gelmiştir. Son çalışmalar, HIV enfeksiyonu ve bulaşmasının esas olarak HIV partiküllerinin yüzeyindeki proteazlardan kaynaklandığını ortaya koymuştur. Bu nedenle, HIV proteaz çalışması sıcak bir nokta haline gelmiştir ve HIV proteaz inhibitörleri çalışmasının HIV enfeksiyonunu önleme ve AIDS'i tedavi etme yollarının aranmasına yol açacağı umulmaktadır.
4.2 Enzim mühendisliği teknolojisinin farmasötik proseslerde uygulanması
Küçük yatırım, proses basitliği, düşük enerji tüketimi, yüksek ürün verimi, yüksek verimlilik, yüksek verimlilik ve düşük kirlilik ve diğer avantajların üretiminde enzim mühendisliği teknolojisi, kimya ve ilaç endüstrilerinin uygulanmasında ana güç haline gelmiştir. Geçmişte, kimyasal sentez, mikrobiyal fermantasyon ve biyolojik materyallerin ekstraksiyonu ve ilaç üretmek için kullanılan diğer geleneksel teknolojiler, modern enzim mühendisliği ile üretilebilir. İnsan insülini, 6-APA ve 7-ADCA gibi geleneksel teknoloji ile elde edilmesi imkansız olan pahalı ilaçlar bile elde edilebilir. İmmobilize genetiği değiştirilmiş bakteriler, mühendislik ürünü hücreler ve immobilizasyon teknolojisi ile sürekli biyoreaktörün akıllıca kombinasyonu, tüm fermantasyon endüstrisinde ve kimyasal sentez endüstrisinde temel değişikliklere yol açacaktır.
4.2.1 Biyolojik metabolitlerin hazırlanması için enzim mühendisliği uygulaması
İmmobilize hücrelerin uygulanması, şeker, organik asitler ve amino asitler gibi büyük miktarlarda çeşitli birincil metabolitler veya ara ürünler üretebilir. Ürünler D-fruktoz, gliserol, 1,6-difosfat fruktoz, sitrik asit, malik asit, alanin, aspartik asit, fenilalanin, triptofan, lizin ve benzerleridir.
4.2.2 Antibiyotik ve vitamin üretmek için enzim mühendisliği uygulaması
Enzim mühendisliğinin uygulanması sefalosporin Ⅳ (sefalosporin asilaz), 7-ADCA (penisilin V asilaz), deasetil sefalosporin (sefalosporin asetat liyaz) hazırlayabilir. Son yıllarda ayrıca Penicillium flavum'un immobilize üretimi (penisilin sentetaz sistemi) penisilin araştırmalarının hücre üretimi, penisilin ve sefalosporin öncüllerinin sentezinde en son süreç enzim mühendisliğinde de kullanılmaktadır.
4.2.3 Enzim mühendisliğinin amino asit ve organik asit üretimine uygulanması
DL-amino asitler (amino asilaz), L-lizin (diaminoheptanoik asit dehidroksilaz veya α-amino-ε-kaprolaktam hidrolaz ve rasemizasyon enzimi), ürik anhidrit asit (L-histidin aminoliz enzimi), L-tirozin ve L-dopa (β-tirozinaz) ve diğer organik asitlerin üretimi.
4.2.4 Nükleotid ilaçların enzim mühendisliği ile üretilmesi uygulaması
Adenin nükleotidleri (AMP) protein üreten Pseudomonas aeruginosa tarafından nükleik asit sıcak su ile ekstrakte edilmiş ve ardından nükleaz tarafından hidrolize edilmiştir. Deoksiribonükleotitler, balık beyazından deoksiribonükleik asit (RNA) ekstrakte edilerek ve ardından 5′-fosfodiesteraz ile enzimatik hidroliz yapılarak üretilir. Mevcut nükleik asit bakımından zengin bitki ve hayvanlardan (polen vb.) ribonükleik asit (RNA) ekstrakte edildikten sonra 5′-fosfodiesteraz enzimiyle fosforil glikozit (AMP), fosforil sitidin (CMP), fosforil üridin (UMP) ve fosforil üridin (GMP) sindirilerek bir nükleotit karışımı elde edilir. İnosinik asit asilozid deaminaz tarafından üretilmiştir.ATP ve AMP sırasıyla karbamoilfosfat kinaz, kinaz artı asetat kinaz tarafından üretilmiştir.
5. Farmasötikler için Enzim Mühendisliği Teknolojisinin Beklentisi
Biyomühendisliğin önemli bir parçası olan enzim mühendisliği, önemli rolü ve önemli araştırma sonuçları ile dünya tarafından kabul görmüştür. Enzimin katalitik işlevini tam olarak yerine getirmek, enzimin uygulama aralığını genişletmek ve enzimin uygulama verimliliğini artırmak, enzim mühendisliği uygulama araştırmalarının ana hedefidir. 21. yüzyılın enzim mühendisliği geliştirme teması: yeni enzim araştırma ve geliştirme, optimum enzim üretimi ve yüksek verimli enzim uygulamasıdır. Yaygın olarak kullanılan teknolojilere ek olarak, yeni enzimlerin araştırılması ve geliştirilmesi için genetik ve proteomik, DNA yeniden düzenleme ve hücresel, faj yüzey görüntüleme teknolojisi hakkındaki en son bilgilerden de yararlanmalıyız, en etkileyici yeni enzimler nükleik asit enzimleri, antikor enzimleri ve telomeraz vb. Enzimlerin verimli bir şekilde uygulanmasını gerçekleştirmek için immobilizasyon, moleküler modifikasyon ve sulu olmayan faz katalizi kullanılacak ve kürleme teknolojisi biyoçiplere, biyosensörlere, biyoreaktörlere, klinik teşhislere, ilaç tasarımına, afinite kromatografisine ve ayrıca protein yapısı ve işlevi çalışmalarına yaygın olarak uygulanacak ve böylece enzim teknolojisinin farmasötik alanında daha büyük bir rol oynaması sağlanacaktır.
Şimdi Bize Ulaşın!
Fiyata ihtiyacınız varsa, lütfen aşağıdaki forma iletişim bilgilerinizi doldurun, genellikle 24 saat içinde sizinle iletişime geçeceğiz. Bana e-posta da gönderebilirsiniz info@longchangchemical.com Çalışma saatleri içinde (8:30 - 6:00 UTC+8 Pzt.~Sat.) veya hızlı yanıt almak için web sitesi canlı sohbetini kullanın.
| Bileşik Glukoamilaz | 9032-08-0 |
| Pullulanase | 9075-68-7 |
| Ksilanaz | 37278-89-0 |
| Selülaz | 9012-54-8 |
| Naringinaz | 9068-31-9 |
| β-Amilaz | 9000-91-3 |
| Glikoz oksidaz | 9001-37-0 |
| Alfa-Amilaz | 9000-90-2 |
| Pektinaz | 9032-75-1 |
| Peroksidaz | 9003-99-0 |
| Lipaz | 9001-62-1 |
| Katalaz | 9001-05-2 |
| TANNASE | 9025-71-2 |
| Elastaz | 39445-21-1 |
| Urease | 9002-13-5 |
| DEXTRANASE | 9025-70-1 |
| L-Laktik dehidrojenaz | 9001-60-9 |
| Dehidrojenaz malat | 9001-64-3 |
| Kolesterol oksidaz | 9028-76-6 |