[发明专利]生产蛋白质官能化膜的方法以及蛋白质官能化膜

说明书

本发明涉及生产蛋白质官能化膜的方法，其中蛋白质在具有未水解或水解的硫代内酯官能化的共聚物或聚合物上通过存在的官能化连接在所述膜上。本发明还涉及相应生产的膜。

本发明涉及生产蛋白质官能化膜的方法，其中蛋白质在具有未水解或水解的硫代内酯官能化的共聚物或聚合物上通过已有的官能化连接在膜上。本发明还涉及相应生产的膜。

含有酶的聚合物薄层已经描述过多次，并且尤其用于所用酶的稳定化以及用于具有合适信号传输途径的酶促反应的偶联。对于只需要少量活性材料，但同时又需要不受扩散效应阻碍的快速响应时间或接触时间的应用领域来说，这种层的小厚度是尤其重要的。这里特别值得注意的是传感器以及生物催化等领域。然而，迄今为止还没有发现任何系统，其中单个官能团在生成含酶层方面承担如此大量的功能。

在1979年的专利(专利US 4,176,006)中描述了通过二硫桥将酶可逆地结合到聚合物层上；然而，在这里硫醇基必须通过低分子硫醇在额外的步骤中引入聚合物层中。

适合于生产薄的含酶聚合物层的化合物必须满足一系列性质。它们必须与酶水溶液可混溶或在其中可溶胀，以实现足够的酶加载。它们必须带有官能团，该官能团实现酶在聚合物层上或聚合物层在基材上的牢固结合(例如，共价地)。成品聚合物层在酶的工作介质(通常是水溶液)中的可溶胀性是必需的，并且通常寻求将聚合物基质交联的可能性。此外，首先必须将固定化过程设计为从第一步到最后一步是蛋白质兼容的，即在该过程中很大程度上防止酶的失活。

借助Langmuir技术在空气-水界面上通过合适的化合物(两亲性分子、极性聚合物和类似物)的自组装程序生产超薄层具有特殊的重要性，因为它提供了以受控的方式并以所需的程度压缩在水表面上扩展的薄层从而设定层厚度和层密度的可能性。作为所用材料的聚合物在这里相对于低分子两亲性化合物具有优点，即它们形成机械上更稳定的层。然而，可用的聚合物必须具有有限的水溶性并且在结构上具有一定的极性梯度。这通常通过使用两亲性嵌段共聚物结构来解决，然而，两亲性嵌段共聚物结构在制造上比例如均聚物或统计共聚物更复杂。原则上，均聚物或统计共聚物也可以形成Langmuir膜(这里沿着重复单元的结构会存在极性梯度)，但是这里也必须确保有限的溶解度。然而，由于这与随后的应用所需的聚合物基质的可水溶胀性相矛盾，因此还必须找到随后使它们亲水化的方法。

技术问题因此在于，找到一种构造尽可能简单并因此容易获得的聚合物结构，其在借助Langmuir技术在固体基材上或在空气-水界面上形成超薄的含酶的层的过程中可以承担大量功能：伴有随后的亲水化可能性的聚合物的疏水化、酶在聚合物基质上的共价连接、聚合物基质在所需基材上的共价连接、形成的层的随后的交联。

使用简单的、易于获得的、结合了上述所有功能并且还可以部分地从生物原料中获得的聚合物结构的方法尚不存在。聚合物或聚合物前体中的官能团通常仅分别承担一种功能。对于酶的共价连接，通常使用功能单元如环氧乙烷、羧基或氨基，其中，例如，在后一种情况下，还需要额外的、有时有毒的接头或共同组分用于酶的连接。通常，酶也仅在聚合物基质中物理包埋而没有共价连接。聚合物基质的交联通常也通过另外使用的交联剂进行。

为了在空气-水界面处生产基于聚合物的层，通常依赖于两亲性嵌段结构，其中酶也通常仅是物理吸附的，而不是共价连接的。在这些情况下，可能存在的官能团通常仅承担一个功能。

由此出发，本发明的目的因此是提供一种用于生产蛋白质官能化膜的方法，该方法避免了上述缺点。另外，本发明的目的是提供蛋白质官能化膜。

对于方法，该目的通过权利要求1的特征实现，对于蛋白质官能化膜，该目的通过权利要求15的特征实现。各从属权利要求在此构成有利的改进。

因此，本发明涉及一种用于生产蛋白质官能化膜的方法，其中，生产或提供一种膜，所述膜含有至少一种具有未水解和/或水解的硫代内酯官能化的共聚物或聚合物和至少一种蛋白质，并且所述至少一种蛋白质通过所述未水解或水解的硫代内酯官能化与所述至少一种共聚物或聚合物共价连接。