β-galaktozidáz szárítása és formulálása elektrosztatikus nanoszálképzéssel

Vass Panna, BSc. IV. évf.

Témavezetők: Dr. Marosi György - egyetemi tanár

BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék

Nagy Zsombor Kristóf - tanársegéd

BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék

Konzulensek: Wagner István - doktorandusz

BME Szerves Kémia és Technológia Tanszék

Fehér Csaba - doktorandusz

BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék

Kutatásaim során a tejcukor-érzékenység kezelésére alkalmazott β-galaktozidáz (röviden laktáz) enzim szilárd formulálásának lehetőségét vizsgáltam. Egyes becslések szerint világszerte a felnőtt lakosság mintegy 75%-a nem képes megfelelően lebontani a tejcukrot, melynek oka a laktáz enzim csökkent működése vagy termelésének teljes hiánya. A betegség megjelenése genetikailag determinált, szoros korrelációt mutat az adott nép eredetével. Az enzim pótlásával a fellépő panaszok megszüntethetők.

Az enzimek a biotechnológiai eredetű hatóanyagok (biohatóanyagok) legjelentősebb csoportjához, a fehérjékhez tartoznak, és így jó modellt szolgáltatnak a fehérjeformulálási kutatásokban. Napjainkban megfigyelhető a biohatóanyagok jelentőségének robbanásszerű növekedése a gyógyszerpiacon. Ezt jól mutatja az is, hogy míg 2003-ban egy ilyen hatóanyag sem szerepelt a 15 legnagyobb árbevételt produkáló gyógyszerek között, addig tíz évvel később, 2013-ban már 6 biotechnológiai eredetű készítmény is felkerült erre a listára. A biotechnológia jelenlegi és várhatóan tovább erősödő térnyerése a gyógyszerkutatásban a készítményfejlesztést is új kihívások elé állítja, mivel a biohatóanyagok rendkívül érzékenyek a fizikai és kémiai paraméterekre, ami nagyban megnehezíti szilárd formulálásukat.

Célom az volt, hogy olyan hatékony és kíméletes szárítási technológiát fejlesszek, ami versenyképes alternatívát jelenthet a jelenleg igen elterjedt – viszont idő és energiaigényes – fagyasztva szárítással szemben. Az általam alkalmazott és vizsgált technológia, az elektrosztatikus nanoszálképzés előnye, hogy rendkívül kíméletes, pillanatszerű szárítást biztosít, emellett folyamatos, és alacsony energiaigényű technológia, amiből következően gazdaságos termelést tesz lehetővé.

Munkám során különböző polimeroldatokból (polivinil-alkohol, polivinil-pirrolidon, polietilén-glikol, politejsav) kiindulva állítottam elő laktáz tartalmú nanoszálakat. Vizsgáltam, hogy a szálképzés milyen hatással van az enzim aktivitására, illetve hogy a beágyazott enzim stabilitása hogyan változik az időben, mivel a hosszú távú stabilitás az ipari felhasználhatóság egyik legfontosabb feltétele. A kutatás során tanulmányoztam még a tárolási hőmérséklet hatását a készítményre, vizsgáltam a módszer reprodukálhatóságát, illetve kísérletet tettem a technológia méretnövelésére is.

A szálhúzott szilárd enzim biológiai aktivitását két módszerrel vizsgáltam. A felhasznált szubsztrátok o-nitrofenil-β-D-galaktopiranozid (ONPG) és laktóz voltak, detektálásra pedig spektrofotometriát és folyadékkromatográfiát (HPLC) használtam.

A kapott eredmények alapján megállapítható, hogy az elektrosztatikus szálképzés alkalmas biohatóanyagok hatékony formulálására. A technológia kíméletességét jól szemlélteti, hogy a szálképzett minták több mint 1 év után is megőrizték kiindulási aktivitásukat.

csatolmány

szerző

Vass Panna
biomérnöki
nappali

konzulensek

Dr. Marosi György
, Szerves Kémia és Technológia Tanszék
Dr. Nagy Zsombor Kristóf
egyetemi docens, Szerves Kémia és Technológia Tanszék
Wagner István
doktorandusz, Szerves Kémia és Technológia Tanszék
Dr. Fehér Csaba
egyetemi tanársegéd, Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudományi Tanszék