Введение к работе
Актуальность проблемы, Актуальность проблемы
создания нових методой иммобилизации в полимерные гидрогели живых клеток-биокаталиэаторов определяется быстры» развитием тех направлений биотехнологии, в которых наиболее полно можно реализовать биотехнологический потенииал нммобилиэооанных систем. Из этих направлений прежде осего следует отметить клеточную инженерно (крупномасштабные процессы культивирования клето:; растений, животных и человека для получения различных биологически активных веществ, вакцин и т.д.), гибридокную технологию (крупномасштабное получение моноклональНых антител), генетическую инженерию (стабилизация клеток и рекомбинантных ДНК при промышленном получении генноинжгнерпых' продуктов),-тохническуя микробиологию' (повышение эффективности биосинтеза),' биомопекулярное приборостроение (конструирование "биосенсоров), очистку сточнмх вод. Разработан ряд методов иммобилизации клеток в полимерные гидрогели как на основе природных материалов, так и синтетических, однако, все эти методы имеют недостатки. В случае использования природных полимеров (белков, полисахаридов) к недостаткам следует отнести прежде всего нестандартность исходного сырь» для их получения и биологическую нестойкость к экзогенной микрофлоре, что существенно осложняет разработку крупномасштабных процессов на основе иммобилизованных 4 клеток. Кроме того, источники природных полимеров почерпаемы, а сами чолчм«чч.1, квк правило, породе синтетических. Реализация \о и.)лы!!иисгг-'1 известных п »1псюя":?г. впемя методов пкі'п'ірмич i:'!f>ro'. у си;пе гичеіг'ио полимеры сопряжена с ж^с; «нгі-! .<чг"п''С" »;имн или текнгрзтугнь'ми і:оз"ейсіпия!і-! на к по тим, что п тгчюте.пьно гшіярі" jn му у,>:::>чі,і\о-:и-,.>>пс.їь,
снижая как биокаталитнческую, так и биосинтетическую активность. Поэтому проблема создания новых "мягких" методой иммобилизации клеток в гели на основе синтетических полимеров остается ваксой и актуальной частью получения биокатализаторов для самых различных биотехнологических процессов.
Иель_..р_або_тьи Целью работы являлось создание новых "мягких" методов иммобилизации живых клеток (в частности, микроорганизмов Cluconobacter oxydans, Corynebacterium glutamlcutn и различных линий гибридом) в гидрогели на основе поли-Н-винилкапролактама (ПВК) для повышения эффективности биотехнологических процессоа на основе иммобилизованных клеток.. Для достижения поставленной цели были решены.следующие задачи:
- разработаны способы формирования и стабилизации гранул
гидрогеля с последующим исследованием их физико-
механических и диффузионных характеристик, а такие
изученном структуры;
- на основе этих способов созданы новые методики
иммобилизации клеток кикрооргонизмов и изучены
возможности повышения их Ферментативной активности и
биосинтетической продуктивности;
предложены новые методики включения гибридов в гидрогели ПВК и культивирования их в иммобилизованном состоянии. Изучены морфологические особенности иммобилизованных клеток.
Иахчная_.н.оэиэна.. Впервые предложено использовать ПВК для иммобилизации живых клеток. Разработаны новые метсды получения полимерных диспгрсий, устойчивость которых в условиях перемешивания достигается введением пепобранных экспериментальным путем веществ, выполняющих ФУНКЦИЮ стабилизаторов. Исследованы Физико-механические и диффузионные характеристики полученных дисперсий гидрогелей в зависимости от способа получения, композиционного состава, типа стабилизатора и его
- у -
концентрации (исследования выполнены в ходе совместной работы с сотрудниками НИТХТ ии. Н.В. Ломоносова Кузькиной И.Ф., Пйшкиным И.И. и НИФХИ ии. Карпова Киршем О.Э.). Разработаны новые методики иммобилизации в гидрогели ПВК микроорганизмов Gluconobocter oxydans, осуществлявших процесс трансформации D-сорбита в L-сорбозу и клеток Corynebacterium gJutmnlcum, продуциругтах глугамннооув кислоту. Предложен одностайними метод иммобилизации d гранулы ПВК различных линий гибридом, продуцирующих моноклонэльные антитела IgC и IgM классов. Впервые исследованы морфологические особенности иммобилизованных в гидрогели гибридом методом проточной ЦНТОМЄТРИИ (совместно с группой иммунохимии ИБХ РАН). Показаны морфологические .изменения иммобилизованных клеток D сравнении со свободными клетками, которые культивировали в суспензии.
Практическая ценность оаботн. Разработанные новые простые и "мягкие" методу иммобилизации хивых клеток в полимерные гидрогели на основе ПВК могут быть использованы для включения широкого спектра ферментов, клеток микроорганизмов, а такге растительных и животных клеток в самых различных бнотехнологических процессах длл получения БАВ, применяющихся о медицине и пищевой промышленности.
АпвяОашіа „P_a6oxiL_ Основные, результаты диссертационной работы были представлены на VI Международной конференции молодых ученых по органической и биоорганической химии (Бехине, Чехо-Словакия, 1989), Международной конференции "Die Rolle der /Zellkulturen in der Biotechnologie" (Нойебранденбург, Германия, 1989), на: 20 Международном симпозиуме FEBS (Будапешт, Венгрия, 1990), на Всесоюзной конференции "Волораствориг*ы? полимеры и их применение" (Иркутск, 1991).
Публикации, По материалам диссертации опубликовано 9 работ.
- ь -
Структури и. „объем .диссертации^ Диссертация
изложена на страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, обсуждения результатов, заключения и выводов. Список литературы содеряит источников.