We report a single-step method to i

We report a single-step method to immobilize hyperthermophilic enzymes within chemically crosslinked polyvinyl alcohol (PVA) nanofibrous membranes. The polymer crosslinking that entraps the enzyme within the fiber is not affected by the particular enzyme and can thus be applied to any enzyme. Using a reactive electrospinning process, the chemical crosslinking that occurs during processing effectively entraps the enzyme within the fiber preventing enzyme leaching at elevated temperature establishing that the system is sufficiently robust for immobilization of hyperthermophilic enzymes. Upon immobilization, the enzyme retains 20% of its catalytic activity as well as its hyperthermophilicity, as the maximum activity occurs at ~90 °C, and that activity at 90 °C is an order of magnitude higher than at 37 °C. Furthermore, thermostability of the enzyme is enhanced upon immobilization as indicated by the 2-fold increase in half-life at 90 °C and pH 5.5 which extends the use of these biocatalysts at high temperatures. Compared to alternative methods, the apparent activity using the single-step method is significantly higher than alternative two-step methods (4 orders of magnitude higher than non-solvent based crosslinking and 3-fold higher than vapor-phase crosslinking). Analysis of this immobilization method indicates that the apparent decrease in specific activity could be attributed to enzyme deactivation arising from the crosslinking reaction, whereas mass transfer limits the apparent activity using alternative two-step immobilization methods. Based on this understanding, enzyme activity upon immobilization may be improved by using enzymes with higher intrinsic stability. Since significant enzyme activity is observed upon immobilization and the stability under high temperatures is enhanced, this versatile approach leverages the unique properties of hyperthermophilc enzymes and electrospun nanofibers providing a platform to produce catalytically active nanofibrous membranes appropriate for high temperature processes.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

เรารายงานวิธีการขั้นตอนเดียวการ immobilize hyperthermophilic เอนไซม์ภายในสารเคมี crosslinked โพลีไวนิลแอลกอฮอล์ (PVA) nanofibrous สาร Crosslinking พอลิเมอร์ที่ entraps เอนไซม์ภายในเส้นใยไม่ได้รับผลกระทบจากเอนไซม์เฉพาะ และสามารถใช้กับเอนไซม์ใด ๆ ดังนั้น โดยใช้กระบวนการปฏิกิริยาเส้นใยนาโน crosslinking เคมีที่เกิดขึ้นในระหว่างการประมวลผลอย่างมีประสิทธิภาพ entraps เอนไซม์ภายในเส้นใยป้องกันเอนไซม์ละลายที่อุณหภูมิสูงกำหนดว่าระบบแข็งแกร่งพอสำหรับตรึงโปเอนไซม์ hyperthermophilic เมื่อตรึงโป เอนไซม์เก็บ 20% ของกิจกรรมของตัวเร่งปฏิกิริยาเป็นของ hyperthermophilicity กิจกรรมสูงสุดเกิดขึ้นที่ ~ 90 ° C และกิจกรรมที่ 90 ° C เป็นการสั่งของขนาดสูงกว่าที่ 37 องศาเซลเซียส นอกจากนี้ thermostability ของเอนไซม์นี้จะเพิ่มเมื่อตรึงโปตามที่ระบุ โดยเพิ่ม 2-fold ใน half-life ที่ 90 ° C และ pH 5.5 ซึ่งขยายการใช้เหล่านี้ biocatalysts ที่อุณหภูมิสูง เมื่อเทียบกับวิธีอื่น กิจกรรมที่ชัดเจนโดยใช้วิธีการขั้นตอนเดียวได้อย่างมีนัยสำคัญสูงกว่าวิธีอื่นสองขั้นตอน (4 อันดับของขนาดสูงกว่า crosslinking ตามไม่ใช่ตัวทำละลาย และ 3-fold สูงกว่าไอเฟส crosslinking) วิเคราะห์วิธีการตรึงโปนี้บ่งชี้ว่า ลดลงชัดเจนในกิจกรรมอาจเกิดจากการปิดใช้งานเอนไซม์ที่เกิดจากปฏิกิริยา crosslinking ขณะถ่ายโอนมวลจำกัดกิจกรรมชัดเจนใช้วิธีตรึงโปสองขั้นตอนอื่น ตามความเข้าใจนี้ เอนไซม์เมื่อตรึงโปอาจปรับปรุง โดยใช้เอนไซม์กับ intrinsic เสถียรภาพสูง เนื่องจากเอนไซม์ที่สำคัญคือสังเกตเมื่อตรึงโป และเพิ่มความเสถียรภายใต้อุณหภูมิสูง วิธีนี้อเนกประสงค์ใช้คุณสมบัติเฉพาะของเอนไซม์ hyperthermophilc และ nanofibers electrospun ให้เป็นแพลตฟอร์มที่ผลิตสาร nanofibrous catalytically ใช้งานที่เหมาะสมสำหรับกระบวนการอุณหภูมิสูง

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

เรารายงานวิธีการขั้นตอนเดียวที่จะทำให้คลื่อนเอนไซม์ hyperthermophilic ภายในโพลีไวนิลแอลกอฮอล์เชื่อมขวางทางเคมี (PVA) เยื่อ nanofibrous เชื่อมขวางลิเมอร์ที่ entraps เอนไซม์ภายในเส้นใยที่ไม่ได้รับผลกระทบจากการทำงานของเอนไซม์โดยเฉพาะอย่างยิ่งและสามารถนำไปใช้เอนไซม์ใด ๆ โดยใช้กระบวนการไฟฟ้าสถิตปฏิกิริยาเชื่อมขวางทางเคมีที่เกิดขึ้นในระหว่างการประมวลผลได้อย่างมีประสิทธิภาพ entraps เอนไซม์ภายในเส้นใยป้องกันการชะล้างเอนไซม์ที่อุณหภูมิสูงการสร้างระบบที่มีประสิทธิภาพเพียงพอสำหรับการตรึงเอนไซม์ hyperthermophilic เมื่อการตรึงเอนไซม์ยังคงมี 20% ของการเร่งปฏิกิริยาที่เป็น hyperthermophilicity ของมันเป็นกิจกรรมที่เกิดขึ้นสูงสุด ~ 90 ° C และกิจกรรมที่ที่ 90 องศาเซลเซียสเป็นลำดับความสำคัญสูงกว่า 37 องศาเซลเซียส นอกจากทนร้อนของเอนไซม์จะเพิ่มขึ้นตามการตรึงตามที่ระบุโดยเพิ่มขึ้น 2 เท่าในครึ่งชีวิตที่ 90 องศาเซลเซียสและมีค่า pH 5.5 ซึ่งขยายการใช้งานของเอนไซม์เหล่านี้ที่อุณหภูมิสูง เมื่อเทียบกับวิธีการทางเลือกกิจกรรมที่ชัดเจนโดยใช้วิธีการขั้นตอนเดียวอย่างมีนัยสำคัญสูงกว่าวิธีการทางเลือกที่สองขั้นตอน (4 คำสั่งของขนาดที่สูงกว่าการเชื่อมขวางที่ไม่ใช่ตัวทำละลายและ 3 เท่าสูงกว่าการเชื่อมขวางเฟสไอ) การวิเคราะห์วิธีการตรึงนี้แสดงให้เห็นว่าการลดลงเห็นได้ชัดในกิจกรรมที่เฉพาะเจาะจงอาจจะประกอบไปเอนไซม์เสื่อมที่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาเชื่อมขวางในขณะที่การถ่ายโอนมวล จำกัด กิจกรรมที่ชัดเจนโดยใช้ทางเลือกที่สองขั้นตอนวิธีการตรึง ตามความเข้าใจนี้เอนไซม์เมื่อตรึงอาจจะดีขึ้นโดยใช้เอนไซม์ที่มีความมั่นคงสูงที่แท้จริง เนื่องจากการทำงานของเอนไซม์ที่สำคัญเป็นที่สังเกตเมื่อตรึงและความมั่นคงภายใต้อุณหภูมิสูงจะเพิ่มขึ้นนี้วิธีการที่หลากหลายใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ของเอนไซม์ hyperthermophilc และ nanofibers ด้วยไฟฟ้าให้แพลตฟอร์มในการผลิตเยื่อ nanofibrous ใช้งานแบบเร่งปฏิกิริยาที่เหมาะสมสำหรับกระบวนการที่มีอุณหภูมิสูง

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

เรารายงานวิธีการขั้นตอนเดียวที่จะหยุด hyperthermophilic เอนไซม์ภายในเคมีเครื่องโพลีไวนิลแอลกอฮอล์ ( PVA ) nanofibrous เยื่อ พอลิเมอร์ทำปฏิกิริยาที่ทำให้ติดกับดักเอนไซม์ภายในเส้นใย จะไม่ได้รับผลกระทบ โดยเอนไซม์ที่เฉพาะเจาะจงและดังนั้นจึงสามารถใช้งานกับเอนไซม์ การใช้ปฏิกิริยาเส้นใยกระบวนการสารเคมีที่ทำปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในระหว่างการประมวลผลได้อย่างมีประสิทธิภาพทำให้ติดกับดักเอนไซม์ภายในเส้นใยป้องกันการชะละลายเอนไซม์ที่อุณหภูมิสูงการจัดตั้งที่เป็นระบบที่แข็งแกร่งเพียงพอสำหรับการตรึง hyperthermophilic เอนไซม์ เมื่อการตรึงเอนไซม์รักษา , 20% ของฤทธิ์ของมันเช่นเดียวกับ hyperthermophilicity ของมัน ,เป็นกิจกรรมสูงสุดเกิดขึ้นที่ ~ 90 °องศาเซลเซียส และกิจกรรมที่ 90 ° C มีลำดับความสำคัญสูงกว่า 37 องศา นอกจากนี้ทดลของเอนไซม์เพิ่มเมื่อการตรึงตามที่ระบุ โดยเพิ่มขึ้นถึงครึ่งชีวิตที่ 90 ° C และ pH 5.5 ซึ่งขยายการใช้งานของจากัวร์เหล่านี้ที่อุณหภูมิสูง . เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการทางเลือกส่วนกิจกรรมการใช้วิธีสอนแบบขั้นตอนเดียว สูงกว่าวิธีการสองขั้นตอนทางเลือก ( 4 คำสั่งของขนาดสูงกว่าตัวทำละลายและไม่ทำปฏิกิริยา 3-fold สูงกว่าระยะจากไอโมเลกุล )การวิเคราะห์วิธีนี้ พบว่า การตรึงลดลงชัดเจนในกิจกรรมที่เฉพาะเจาะจงอาจจะเกิดจากการเสื่อมที่เกิดจากการทำปฏิกิริยาของเอนไซม์ และการถ่ายเทมวล จำกัด กิจกรรมที่ชัดเจน โดยใช้ทางเลือกสองขั้นตอนการตรึงวิธี ตามความเข้าใจนี้เมื่อการตรึงเอนไซม์อาจจะดีขึ้นโดยการใช้เอนไซม์กับสูงกว่าแท้จริง มั่นคง เนื่องจากเอนไซม์ที่สำคัญเป็นที่สังเกตเมื่อการตรึงและความเสถียรภายใต้อุณหภูมิสูงจะเพิ่มขึ้นวิธีการนี้มีประโยชน์จากคุณสมบัติเฉพาะของเอนไซม์และการ hyperthermophilc นาโนให้แพลตฟอร์มเพื่อผลิต catalytically ปราดเปรียว nanofibrous เมมเบรนที่เหมาะสมสำหรับกระบวนการที่อุณหภูมิสูง