6.2. Применение иммобилизованных ферментов

Иммобилизованные ферменты нашли широкое применение в та­ких областях, как медицина, сельское хозяйство, аналитическая химия и органическая химия.

Иммобилизованные ферменты имеют огромное значение для ме­дицины. В частности, большой рынок сбыта занимают тромболитиче- ские ферменты, предназначенные для борьбы с сердечно-сосудистыми заболеваниями. Так, в отечественную клиническую практику внедрен препарат «стрептодеказа», содержащий стрептокиназу - активатор предшественника протеиназы плазмина, предотвращающий образова­ние тромба в кровеносной системе.

Ферменты, разрушающие некоторые незаменимые аминокислоты (например, аспарагиназа), используют для борьбы со злокачественным ростом опухолей. Протеолитические ферменты (трипсин, хемотрипсин, коллагеназа), иммобилизованные на волокнистых материалах (целлю­лозе, полиамидных волокнах, декстране и др.), применяют для эффек­тивного лечения ран, язв, ожогов, абсцессов, а их белковые ингибиторы - в заместительной терапии для лечения эмфиземы и панкреатитов.

Исключительно важны с практической точки зрения работы, по­священные направленному транспорту лекарственных веществ. В этом отношении особенно выгодны инкапсулированные ферменты типа ис­кусственной клетки. Так, микрокапсулы, стенки которых представлены оболочкой эритроцита, а их содержимое заполнено ферментом аспара- гиназой, переносятся кровотоком к зонам скопления аспарагина и по­этому часто применяются для лечения аспарагинзависимых опухолей, в частности саркомы. Колонки, заполненные микрокапсулами с фермен­том уреазой, используют для диализа в аппарате «искусственная почка», которая работает в 100 раз эффективнее обычного аппарата. Принцип работы такой колонки следующий: мочевина разлагается уреазой до аммиака, который далее адсорбируется на активированном угле или

ионообменной смоле:

диффузия в уреаза _ ₊ адсорбция на

мочевина мочевина hco₃ + nh₄ смоле или акти-

микрокапсулу вированном угле

Из попыток применения иммобилизованных ферментов в мелко­масштабном производстве следует отметить их использование для трансформации стероидов. Так, например, применяемый при лечении артрита кортизол можно получить из дешевого предшественника 11- дезоксикортизола в колонне с иммобилизованной 11-Р-гидроксилазой, затем кортизол можно перевести в еще более ценный лекарственный препарат преднизолон в реакторе со слоем Д-дегидрогеназы. В настоя­

щее время подавляющее большинство трансформаций стероидов в про­мышленном масштабе осуществляют микробиологическим путем.

ch2oh

I ² c=o

ch2oh c=o

ioh

11-дезоксикортизол

иммобилизованная

11-Р -гидроксилаза

но

'ioh

кортизол

иммобилизованная А -дегидрогеназа

ch3

о

o

ch2oh

I ² c=o

преднизолон

o

'ioh

Иммобилизованные ферменты широко применяются в аналитиче­ской химии. Одним из примеров могут служить электроды с иммобили­зованными ферментами, позволяющие осуществлять непрерывный кон­троль за низкими концентрациями биохимически важных веществ. Так, в электроде для определения мочевины (рис. 6.3) иммобилизованная уреаза разлагает мочевину на ионы, которые могут быть обнаружены обычными электрохимическими методами.

Рис. 6.3. Электрод для определения мочевины

Таким образом, использование иммобилизованных ферментов во многих жизненно важных отраслях народного хозяйства становится все более массовым. Выгодное сочетание избирательности и эффективности с долговечностью и стабильностью иммобилизованных ферментов в корне меняет химическое производство, способы добывания сырья, спо­собствует созданию новых биотехнологических процессов и методов терапии, совершенствует медицинскую диагностику, анализ, органиче­ский синтез и оказывает огромное влияние на образ жизни человека.