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Jul 04, 2023

MxOy/フコイダンハイブリッドシステムの評価とリパーゼ固定化プロセスへの応用

Scientific Reports volume 12、記事番号: 7218 (2022) この記事を引用する 915 アクセス数 4 引用指標の詳細 この記事に対する著者の訂正は 2022 年 11 月 23 日に公開されました この記事

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この記事に対する著者の訂正は 2022 年 11 月 23 日に公開されました

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この研究では、新しい MxOy/フコイダン ハイブリッド システムが作製され、リパーゼの固定化に適用されました。 酸化マグネシウム (MgO) および酸化ジルコニウム (ZrO2) を MxOy 無機マトリックスとして使用しました。 最初のステップでは、提案された酸化物を Fucus vesiculosus (Fuc) 由来のフコイダンで官能化しました。 得られた MgO/Fuc および ZrO2/Fuc ハイブリッドは、フーリエ変換赤外分光法、X 線光電子分光法、核磁気共鳴などの分光分析によって特性評価されました。 さらに、ハイブリッドの熱安定性を決定するために熱重量分析を実行しました。 その結果に基づいて、酸化物担体とフコイダンの間の相互作用のメカニズムも決定されました。 さらに、作製したMxOy/フコイダンハイブリッド材料を、黒色アスペルギルス由来のリパーゼを固定化するための支持体として使用し、モデル反応（パルミチン酸p-ニトロフェニルのp-ニトロフェノールへの変換）を実行して、提案された生体触媒システムの触媒活性を決定しました。 。 その反応において、固定化リパーゼは高い見かけ活性および比活性を示しました（MgO/Fuc 上に固定化されたリパーゼについては 145.5 U/g 触媒および 1.58 U/mgenzyme、ZrO2/Fuc 上に固定化されたリパーゼについては 144.0 U/gcatalyst および 2.03 U/mgenzyme）。 固定化効率は、分光分析 (FTIR および XPS) および共焦点顕微鏡を使用して確認されました。

ここ数十年、さまざまな用途における安価で生分解性があり、容易に入手できる天然材料の開発が、膨大な数の研究者にとってより大きな関心を集めています。 酵素を結合する担体マトリックスは、技術的性能と商業的成功にとって非常に重要であるため、酵素を結合する担体マトリックスが再現性よく製造でき、酵素活性を阻害しないことが非常に好ましい1、2、3。 ただし、これらの材料にはいくつかの欠点（機械的強度が低く、熱安定性が限られている）もありますが、これらは適切な改質プロセスを使用して改善できます4、5。

バイオポリマーは、非毒性、生体適合性、生分解性、柔軟性、再生可能性などの多彩な特性により、酵素固定化の有望な担体です6、7、8。 さらに、その化学構造中にはヒドロキシル基、アミノ基、カルボン酸基などの反応性官能基が多数存在します。 これらにより、酵素がその構造に結合できるようになります7,9。 現在までに、セルロース 10,11、キチン 12,13、キトサン 14,15、アルギン酸 16,17、アガロース 18,19,20、カラギーナン 21,22 などのさまざまな天然多糖類が酵素担体として使用されてきました。 最近、酵素の固定化にも使用できる生体ポリマー/無機マトリックスの複合材料またはハイブリッドに注目が集まっています7。 高い抵抗、安定性、入手可能性は、無機材料、特に選択された酸化物 (SiO2、ZnO、ZrO2、MgO など) の最も重要なパラメータです 23。 さらに、それらは簡単かつ迅速な方法で合成できるため、比較的安価になります。 また、酵素に対する親和性を高めるために、金属酸化物の表面に生体高分子を導入できることにも注目すべきである7,24。 文献には、キトサン/キチン/セルロースおよび無機酸化物をベースとした材料、および酵素固定化におけるそれらの応用に関する多くの情報が存在します25、26、27、28。

天然由来の多糖類は、製薬業界や化粧品業界で重要な役割を果たしています。 それらは褐藻を含む藻類から広く得られます29,30。 褐藻類 (褐藻類) は、葉状体の構造が非常に高度に特殊化した藻類のグループであり、葉状体は分岐した糸の形をしていることがほとんどです 31,32,33。 海藻は潜在的に生理活性のある多糖類の供給源であり、その中でも褐藻類（特にヒバマタ種や棘皮動物の組織）から抽出されたフコイダンは、現在最も広範囲に研究されている化合物である 34,35。 フコイダンは、ナマコ 36 や褐藻 37 など、多くの海洋資源から入手できます。 多くの藻類や無脊椎動物で高いフコイダン含有量が確認されています。たとえば、ヒバマタ、ホンダワラ、ヒバマタ、アスコフィラム ノドサム、マメジマ、ヒバマタ、ヒバマタ、ヒバマタ、ヒジキア、ヒジキア、パディナなどです。 Gymnospora、Kjellmaniella crassifolia、Analipus japonicus、Laminaria hyperborea。 これらの供給源にはさまざまな種類のフコイダンが存在し、それらを取得するためにさまざまな抽出方法が使用されます38。