Способ получения гранулированного биокатализатора

(57) Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано в микробиологической. медицинской, пищевой, химической промышленности, аналитической химии и в научно-исследовательской практике. Цель изобретения - упрощение способа. Биологический материал смешивают с раствором полимера, Полученную смесь подают по каплям в растворе осадителя, При этом отрыв капель смеси осуществляют движущейся поверхностью осадителя до момента завершения их полного формирования, Размер получаемых частиц задают расстоянием от конца подающей смесь трубки до колеблющейся поверхности осадителя, а их однородность по размеру и форме обеспечивают неизменностью этого расстояния в процессе получения частиц, 1 з,п. ф-лы, 2 ил. физиологии мики Тихоокеанский химии ДальневоАН СССРДонова и А. А. 2, 1986.Чогоре К, О. Роге)егса Са-Ацпа 1 ер. МсгоЫо.,1983,(54) СПОСОБ ПОЛУ ВАННОГО БИОКАТА ИЯ ГРАНУЛИРОАТОРА при з частицы имеют цилиндрическ Изобретение относится к биотехнологии, а именно к способам получения сферических частиц полимеров на основе гелей, и может быть использовано в микробиологической, медицинской, фармацевтической, пищевой промышленности при работе с биокатализаторами, в химической промышленности, аналитической химии и в научно-исследовательской практике,Известен способ получения частиц био. катализаторов, заключающийся в том, что смесь биокатализатора с желирующим агентом (например, альгинатом натрия) подают в разбрызгиватель, представляющий собой вращающийся от привода мотора барабан с перфорированными по периметру отверстиями. Под действием центробежной силы смесь выдавливается через отверстия и капли подают в раствор осадителя, Получаемые оперечным диаметром 2 мм 1). м Недостатками данного способа являются сложность подбора необходимого соотношения между концентрацией, вязкостью полимеризационной смеси и угловой скоростью вращения барабана или дисков, обеспечивающих капельное разбрызгивание по смеси, необходимость в специальном оборудовании, большой расход клеток и полимера, а также невозможность получения сферических гранул заданного небольшого размера. например 0,5-1,0 мм.Наиболее близким к изобретению по достигаемому эффекту и технической сущности является способ получения сферических частиц Са-альгинатного геля, согласно которому смесь желирующего (альгината Ма) с биологическим материалом (или без него) ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ О ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(71) Институт биохимиироорганизмов АН СССРинститут биоорганическосточного научного центрНа фиг. 1 и 2 показаны установки дляосуществления способа,Смесь желирующего агента (анионнаяформа полимера) с биологическим материалом из сосуда 1 (фиг. 1) подают под давлением, которое может создаваться за счет нагнетания воздуха в сосуд 1 с помощью нипеля 2 или с помощью насоса через гибкую трубку 4, имеющую выходное отверстие с внутренним диаметром 0,2-1,2 мм, в сосуд 3 с раствором осадителя. Скорость подачи и капельное поступление смеси обеспечивают вентилем 6, Расстояние от конца трубки до поверхности осадителя устанавливают в соответствии с задаваемым размером получаемых частиц с учетом степени сжатия полимера. Раствор осадителя (хлористого 5 кальция, солей других многовалентных катионов, других сшивающих агентов в зависимости от выбранного носителя 1) перемешивают с помощью магнитной мешалки 7 или любого другого устройства.0 Капля полимеризационной смеси отрывается от конца подающей трубки движущейся поверхностью осадителя в тот момент, когда ее диаметр становится равным от конца подающей трубки до поверхности осадите л,я,С целью предотвращения попаданиясшивающего агента внутрь подающей трубки и ее забивания конец трубки фиксируют на поплавке 5 (из пенопласта или любого 0 другого плавающего материала), обеспечивающем неизменное расстояние от конца трубки до поверхности осадителя во время получения частиц заданного размера. Получение гранул предлагаемым способом не 5 требует использования больших количествполимера и клеток, что делает его особенно удобным при использовании в научно-исследовательской практике, Однако производительность установки может быть повышена путем увеличения числа трубок,подают в цилиндрический резервуар и сжатым воздухом выталкивают эту смесь черезтрубку (0,8 х 3,8 мм) 2.Коаксиальная трубка несколько большего диаметра (2,9 мм) используется для 5сдувания альгинатных капель, размер которых контролирутеся потоком сжатого воздуха, подаваемого по коаксиальной трубкепод давлением, Внутренняя игла должнабыть механически фиксирована, чтобы 10предотвратить осцилляции внутреннейтрубки, и только при этом получаются сферические гранулы в области размеров 0,0100,12 мм, Высота падения капель наповерхность сшивающего раствора 25 см. 15Этот раствор содержит 10 СаС 12 и поверхностно-активное соединение для уменьшения поверхностного натяжения.Полученные гранулы могут быть использованы в хроматографии. 20Для иммобилизации биологическогоматериала используют ту же основную схему, но целью в данном случае является получение частиц 0,5-3,5 мм в диаметре,Используют трубку 1,2 х 38 мм, Размер частиц в основном определяется поверхност ным натяжением альгинатного раствора ине зависит от внутреннего диаметра иглы,Отрыв капель осуществляют сжатым воздухом, Способ позволяет получать однороцные частицы оптимального дляиммобилизованных биокатализаторов размера,Недостатком известного способа является его сложность, обусловленная необходимостью использования сжатого воздуха,При ведении процесса в асептических условиях необходима дополнительная микробиологическая очистка воздуха с цельюпредотвращения инфицирования биокатализатора посторонней микрофлорой. Крометого, использование данного метода для носителей, гелеобразование которых сопряжено со снижением температуры,затруднительно, так как продувка воздухом 4приводит к затвердеванию полимера наконце подающей трубки. В этом случае необходимо подавать подогретый воздух.Цель изобретения - упрощение способа. Для этого предусматривается смешение 5биологического материала с раствореннымполимером и подача смеси по каплям в раствор осадителя, при этом раствор осадителяприводят в движение, а отрыв капель приподаче смеси осуществляют движущейся 5поверхностью осадителя, при этом заданный размер гранул устанавливают путемфиксации расстояния между движущейсяповерхностью осадителя и концом подающей смесь трубки с помощью поплавка, расположенного на поверхности осадителя.Использование приема отрыва капель движущейся поверхностью осадителя позволяет получать частицы небольшого заданного размера за счет того, что отрыв капель осуществляется до момента завершения их полного формирования, сопряженного с увеличением их размера выше заданного,Размер получаемых частиц определяется расстоянием от конца подающей трубки до колеблющейся поверхности осадителя, а их однородность по размеру и форме обеспечивается неизменностью этого расстояния в процессе получения частиц, 169305150 подающих смесь полимера с биокатализатором.Возможна также схема осуществления способа, когда осадитель не перемешивается с помощью магнитной мешалки, а движется ламинарным потоком, при этом фиксация расстояния осуществляется не поплавком, а другими конструктивными средствами, например, жесткой фиксацией трубки (фиг. 2).П р и м е р 1. 5 мл клеточной суспензии СисопоЬас 1 ег охубапз, содержащей 20 г/л клеток, смешивают с 5 мл 4 оь-ного водного раствора альгината натрия и помещают в герметично укупоренный сосуд 1, снабженный ниппелем 2. С помощью шприца в сосуд нагнетают избыточное давление. Смесь под давлением по каплям подают в сосуд 3 с раствором 0,1 М СаС 12 через гибкую трубку 4 с отверстием на конце, имеющим внутренний диаметр 0,5 мм. Конец трубки закреплен на поплавке 5 из пенопласта, свободно плавающем на поверхности осадителя таким образом, что расстояние от конца трубки до поверхности осадителя составляет около 1 мм, Скорость подачи и капельное поступление смеси обеспечиваются вентилем б, Раствор осадителя перемешивают с помощью магнитной мешалки 7, чтобы исключить образование воронки,Получают однородные сферические гранулы альгинатного геля диаметром 0,8-0,9 мм.П р и м е р 2, Способ осуществляют. как описано в примере 1, но при этом подачу смеси клеток с водным раствором полимера осуществляют с помощью перистальтического насоса, Получают гранулы диаметром 0,8-0,9 мм.П р и м е р 3. Способ осуществляют, как описано в примере 1, но клетки смешивают с 4 О-ным раствором поли-Р-галактуронида, Расстояние от конца трубки до поверхности осадителя устанавливают равным 0,5 мм, Получают гранулы сферической формы диаметром 0,5-0,6 мм.П р и м е р 4, Способ осуществляют, как описано в примере 1, но при этом клетки смешивают с 4 О-ным раствором хитозана, а в качестве осадителя используют 3-ный водный раствор пирофосфата натрия. Получают сферические гранулы диаметром 0,9- 1,0 мм. После завершения гелеобразования 5 10 15 20 25 30 35 40 гранулы сжимаются и диаметр полученныхчастиц составляет 0,4-0,6 мм.П р и м е р 5, Способ осуществляют, какописано в примере 1, но при этом клеткисмешиваютс 4 О-ным водным раствором зостерина. Получают гранулы сферическойформы диаметром 0,8-0,9 мм,П р и м е р 6. Способ осуществляют, какописано в примере 1, но при этом расстояние от конца трубки до поверхности осадителя устанавливают равным 3,0-3,1 мм.Получают частицы сферической формы диаметром 2,8-3,0 мм.П р и м е р 7. Способ осуществляют наустановке, изображенной на фиг. 2. Смеськлеток с Йа-солью альгината, приготовленную, как описано в примере 1, помещают йшприц 8, укрепленный с помощью штативатак, чтобы расстояние от выходного отверстия иглы шприца до поверхности осадителя (0,1 М СаС 12) составляло 1-1,3 мм.Осадитель движется по желобу 10, соединенному с двумя сосудами 11 и 12. Поступление смеси осуществляют самотеком илинажатием на поршень шприца. Образующиеся в желобе гранулы собирают в приемник12, Получают сферические гранулы альгинатного геля диаметром 1,1-1,4 мм.Таким образом, предлагаемый способпозволяет упростить процесс получениягранул биокатализаторов заданного размера (0,5 - 3 мм), однородных по размеру иформе. Способ не требует использованиясжатых газов и специальных устройств дляих очистки,Формула изобретения1. Способ получения гранулированногобиокатализатора, предусматривающий смешение биологического материала, обладающего ферментативной активностью, сраствором полимера и введение полученной смеси по каплям в раствор осадителя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюупрощения способа, перед подачей смеси раствор осадителя приводят в движение и капли вводят в осадитель путем отрыва ихдвижущейся поверхностью осадителя,2. Способ по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью обеспечения заданного размера гранул, расстояние между движущейся поверхностью осадителя и выходнымотверстием подающего смесь устройстваустанавливают неизменным.4051 Тираж ИИПИ Государственного коми 113035,МоскПодписноеа по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССЖ. Раушская наб 4/5