A poli(3-hidroxibutirát) enzimatikus degradációjának kvantitatív jellemzése kinetikai modellszámítások segítségével
Az elmúlt évtizedben a biopolimerek iránti érdeklődés lényegesen megnőtt, aminek a hátterében elsősorban az áll, hogy segítségükkel megújuló forrásokra helyezhetjük át a pillanatnyilag főként fosszilis alapanyagbázisra épülő műanyagipart. Nem ez az egyetlen tényező adja azonban a biopolimerek jelentőségét: további fontos faktor, hogy a gyógyszeripar is egyre nagyobb érdeklődést mutat a biológiai úton lebomlani képes műanyag termékek iránt, segítségükkel ugyanis lényegesen leegyszerűsödik mind a gyógyszerformálás, mind pedig különböző implantátumok biokompatibilissá tételének feladata. Az in vivo alkalmazások azonban mind megkövetelik a polimer biodegradálhatóságát, lehetőleg úgy, hogy a degradáció ne eredményezzen toxikus metabolitikumokat. Mindezen kritériumoknak a poli(3-hidroxibutrát) minden további nélkül eleget tesz, lebontása így az orvosbiológiai alkalmazások szempontjából is kiemelt jelentőséggel bír. Maga a lebontás számos eljárással kivitelezhető, gyakorlati jelentőséget azonban elsősorban azoknak tulajdoníthatunk, melyek nem igényelnek extrém körülményeket (semlegestől számottevően eltérő pH, olvadáspont fölötti hőmérséklet stb.), azaz lehetővé teszik a lebontás in vivo kivitelezését. Ideálisnak mutatkozhat tehát pl. enzimek alkalmazása, ezek hőmérsékleti optimuma ugyanis jellemzően az emberi testhőmérséklet tartományában van, illetve a legnagyobb enzimaktivitás eléréséhez biztosítandó pH sem tér el számottevően a semlegestől. Az enzimkatalizált depolimerizáció időbeli lefutása megfelelő kinetikai modellekkel kielégítő pontossággal leírható, így az in vivo alkalmazni kívánt termék lebomlása tervezhetővé, jósolhatóvá válik. Az enzimkatalizált reakció lefutásának kvantitatív jellemzéséhez azonban ismernünk kell a komponensek (enzim, szubsztrát, termék) koncentrációinak időfüggését, illetve alkalmaznunk kell egy kinetikai modellt, amely lehetővé teszi a fent sorolt időfüggő koncentrációk számértékének becslését. Munkánkban bemutatjuk, hogy milyen mérési eljárásokkal válik kivitelezhetővé az enzimkatalizált lebomlás szempontjából kritikus komponensek mennyiségi analízise, illetve javaslatot teszünk egy olyan kinetikai modellre, amellyel kielégítő pontossággal leírható a depolimerizáció időbeni lefutása.
szerző
-
Rudas Dorottya
Vegyészmérnöki alapképzési szak, nappali BSC
alapképzés (BA/BSc)
konzulens
-
Dr. Pukánszky Béla
egyetemi tanár, Fizikai Kémia és Anyagtudományi Tanszék
