[其他]用于固定生物活性物质的可再生的担体基质

说明书

近年来，生物活性物质，特别是酶的固定化方法，已经有了迅速的发展，可以公正地说担体基质及其制法，如具有工业重要性的酶催化反应，已成为相当成熟的知识领域。发展它们的初始动力是为了保存酶;在应用酶的均相反应中，酶一般只用一次。由于酶通常是昂贵的，并可能是反应物中最昂贵的，因此需要发展允许多次使用酶的方法。把酶固定在固体担体上导致了多相的酶催化反应，在这种场合下已固定的酶能容易地除掉，如在间歇式搅拌反应器中，或可用于连续过程，如固定床中，可是在两种情况下都可使酶催化过程中的酶能重复使用，直至其活性降低至如再使用经济上已不可行时为止。

目前已有了各种担体基质，特殊地说来能用于制备固定化酶和一般地说来能用于制备固定化生物活性物质。有一些担体基质通过离子相互作用和酶-典型的生物活性物质-相结合，其它则通过截留的方式与酶结合。在另一些情况下，生物活性物质则用共价键固定在担体上或以中间类型的键与担体相连接。因此，熟悉技术的人们当在其工艺室中寻找一种担体基质来固定一种生物活性物质时，已经有一些实际的选用方案。

然而，在担体基质的领域中仍存在一些工艺方面的重大空白。当固定化生物活性物质的活性已消耗掉-再使用已无经济效益时，制备一种担体基质能方便地和便宜地再生就是一个迫切需要解决的目标。更理想的是能使担体基质多次再生，而其继续固定生物活性物质的活性并不减弱。虽然目前已取得了某些有限的成就，如美国专利第4，248，969及4，250，260号所指出的方法，但是还迫切需要更经济的方法。

二乙基氨乙基纤维素（DEAE纤维素）是一种已用于固定酶的担体，它被选做担体材料是由于价格比较低廉，但其应用则仅局限于在釜式搅拌反应器中。见KirK-Othmer    EnCyClOPedia    of    ChemiCal    Technology，第三版，卷9，155页（J.Wiley    &    SOns出版公司，1980）。这种担体材料由于流动特性不良而不适用于填充床反应器中，因为流动特性是用做填充床所必需的一种特性。事实上，DEAE纤维素是用在美国第一个采用固定化葡萄糖异构酶的工业过程中（前引文献157页），但不久便被其它能用做填充床的固定化葡萄糖异构酶所代替。

为了得到在填充床反应器中连续过程所必需的良好流动性，担体的颗粒应当是不可压缩的、硬的、不参加反应的材料所制成，特别是难熔无机氧化物，如氧化铝、氧化硅、玻璃、陶瓷等。美国专利4，141，857曾举例说明后者是用作有机树脂复盖的担体中的核心材料，而有机树脂则与生物活性物质结合在一起。

本申请书介绍一种具有成功地用于填充床中一切特性的担体基质，此外它还具备了从用过的固定在其上的酶中容易再生的特性。本发明的担体基质容易制备，经济，能固定很多生物活性物质，并用特别简单和快速的方法便能再生。

本发明的目的是制备一种用于固定生物活性物质的担体基质，并当生物活性物质的活性降至某要求水平以下时，能容易地再生。在一个实施方案中包含一种用部分羟基已转化成二烷基氨烷基醚衍生物的纤维素所复盖的难熔氧化物的核心担体。在一个更具体的实施方案中，纤维素用DEAE纤维素。在另一个更具体的实施方案中，氧化物用氧化铝。

本发明的担体基质至少在概念上可以看做系由几种功能上有关的部分组成的。在基质的中心是核心担体，它通常是一种不可压缩的、抗磨损的、在典型的酶催化过程的条件下是化学惰性的固体。采用这种担体的填充床具有良好的流动特性。核心担体用一种其中部分羟基已衍生成二烷基氨烷基醚的纤维素加以复盖。所得的担体基质借助于强的离子交换力能够固定很多酶。虽然在典型的酶催化反应条件下，酶仍结合在担体基质上而基本上不被浸洗掉，但用过了的酶能容易地用碱或浓盐溶液从基质上洗掉，从而再生了担体基质。可以进行多次酶的固定化-担体基质再生的循环，而并无有害的后果。

本发明的实践中可以采用的核心担体最好以功能来表征。它们是不可压缩的物料，在典型的酶反应条件下是完全惰性的，并且是坚韧的抗磨损的颗粒，填充在床层中则表现出良好的流动特性。任何有这些功能特性的材料都可以用在本发明的实践中。例子包括难熔的无机氧化物、玻璃、特别是多孔玻璃和陶瓷材料。在难熔的无机氧化物中可以举出的有氧化铝、氧化硅、氧化钍、氧化锆、氧化镁、氧化钛及其组合物。氧化铝是一种特别希望的核心担体。