自动化生物纳米催化剂生产制造技术

本发明专利技术提供了用于生产生物纳米催化剂(BNC)的机器、组合物和方法，这些生物纳米催化剂包含一种或多种酶，该一种或多种酶选自广泛的工业和医学上重要的酶。这些BNC是自组装的和磁性固定的酶。这些机器、组合物和方法可从工作台上完全扩展到工业制造体积。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】自动化生物纳米催化剂生产专利
本专利技术提供了用于生产生物纳米催化剂(BNC)的机器、组合物和方法，这些生物纳米催化剂包含一种或多种酶，该一种或多种酶选自广泛的工业和医学上重要的酶。专利技术背景磁性酶固定涉及将酶捕获于在酶周围自组装的介孔磁性团簇中。固定效率取决于许多因素，这些因素包括酶和纳米颗粒的初始浓度、酶表面的性质、酶的静电势、纳米颗粒表面以及接触时间。在生物催化过程中用于工业目的的酶应该是高效的，在该过程之前和期间稳定的，可在数个生物催化循环内重复使用并且是经济的。
技术实现思路
本专利技术提供了用于生产生物纳米催化剂(BNC)的机器、组合物和方法，这些生物纳米催化剂包含一种或多种酶，该一种或多种酶选自广泛的工业和医学上重要的酶。这些BNC是自组装的并且将酶磁性地固定在磁性纳米颗粒中。这些方法可以防止在固定后酶活性的损失并使酶负载量最大化。这些机器、组合物和方法可从工作台上完全扩展到工业制造体积和量。因此，本专利技术提供了一种用于自动化生产生物纳米催化剂(BNC)的机器，该机器包括：酶容器；磁性纳米颗粒(MNP)容器；酶泵；MNP泵；MNP破碎机；以及BNC混合器；其中该酶容器可操作来容纳酶制剂；其中该酶制剂催化可扩散底物转化成可扩散产物；其中该MNP容器可操作来容纳MNP制剂；其中所述MNP泵可操作来将该MNP制剂送至该MNP破碎机；其中该MNP泵可操作来将来自该MNP破碎机的多个破碎的MNP送至所述BNC混合器；其中该酶泵可操作来将酶制剂送至该BNC混合器；其中该混合器可操作来混合这些破碎的MNP和酶制剂以形成所述BNC。在一个实施例中，该MNP破碎机是超声破碎器。在优选的实施例中，该超声破碎器进一步包括超声破碎器盘管和超声处理容器，其中该超声破碎器盘管可操作来对所述超声处理容器内的这些MNP进行超声处理。在其他实施例中，该超声破碎器是线内(in-line)超声破碎器。在另一个实施例中，该机器包括可操作用于冷却所述超声破碎器的冷却系统。在优选实施例中，该冷却系统是水冷却系统。在另一个实施例中，该MNP破碎机可操作来机械地破碎这些MNP。在另一个实施例中，该MNP破碎机可操作来磁性地破碎这些MNP。在另一个实施例中，该MNP破碎机可操作来热破碎这些MNP。在另一个实施例中，该BNC混合器包括混合三通。在另一个实施例中，该BNC混合器包括混合盘管。在另一个实施例中，该酶泵经由机械力或重力将该酶制剂送至该BNC混合器。在另一个实施例中，该MNP泵经由机械力或重力将该MNP制剂送至该MNP破碎机。在另一个实施例中，该机器进一步包括磁性支架容器，该磁性支架容器可操作用于将磁性支架制剂与该支架容器中的BNC混合以产生呈级别2组装体的BNC。在优选的实施例中，该磁性支架容器可操作来机械地混合这些BNC和该支架。在另一个优选的实施例中，该磁性支架容器可操作来磁性地混合这些BNC和该支架。在另一个实施例中，该机器进一步包括用于将这些BNC组装成稳定级别2组装体的模板系统(templator)。在优选的实施例中，该级别2组装体是磁性的。在更优选的实施例中，该磁性级别2组装体是磁性微颗粒(MMP)。本专利技术提供了一种生产BNC的方法，该方法包括使用在此所述的这些机器将MNP制剂与酶制剂组合，其中该酶制剂包括选自下组的酶，该组由以下各项组成：水解酶、羟化酶、产生过氧化氢的酶(HPP)、腈水解酶、水合酶、异构酶、合成酶、脱氢酶、过氧化氢酶、转氨酶、烯还原酶(EREDS)、亚胺还原酶(IREDS)、氧化酶、氧化还原酶、过氧化物酶、醇腈酶、以及异构酶。在一个实施例中，这些BNC是以小于约1ml的体积生产的。在优选的实施例中，这些BNC是以约1ml与10ml之间的体积生产的。在另一个优选的实施例中，所述BNC是以约10ml与100ml之间的体积生产的。在另一个优选的实施例中，这些BNC是以约100ml与1升之间的体积生产的。在另一个优选的实施例中，这些BNC是以约1升与10升之间的体积生产的。在另一个优选的实施例中，这些BNC是以约10升与100升之间的体积生产的。在另一个优选的实施例中，这些BNC是以约100升与1000升之间的体积生产的。在另一个优选的实施例中，这些BNC是以约1千升与10千升之间的体积生产的。在另一个优选的实施例中，这些BNC是以约10千升与20千升之间的体积生产的。在另一个优选的实施例中，这些BNC是以约20千升与50千升之间的体积生产的。在另一个优选的实施例中，这些BNC是以大于约50千升的体积生产的。在另一个实施例中，在此提供的方法进一步包括将所述BNC模板化成稳定级别2组装体的步骤。本专利技术提供了一种自组装的生物纳米催化剂(BNC)组合物，该组合物包含磁性纳米颗粒(MNP)和酶，该酶选自下组，该组由以下各项组成：水解酶、羟化酶、腈水解酶、水合酶、转氨酶、烯还原酶(EREDS)、亚胺还原酶(IREDS)、醇腈酶、以及异构酶；其中该酶制剂催化可扩散底物转化成可扩散产物。在该BNC组合物的一些实施例中，该酶的浓度为约5-2,000μg/ml总溶液，并且这些MNP的浓度为约50-20,000μg/ml总溶液。在优选的实施例中，该酶的浓度为约5-15,000μg/ml总溶液。在另一个优选的实施例中，该酶的浓度为约5-10,000μg/ml总溶液。在另一个优选的实施例中，该酶的浓度为约5-5,000μg/ml总溶液。在另一个优选的实施例中，该酶的浓度为约100-20,000μg/ml总溶液。在另一个优选的实施例中，这些MNP的浓度为约500-20,000μg/ml总溶液。在另一个优选的实施例中，这些MNP的浓度为约1,000-20,000μg/ml总溶液。在另一个优选的实施例中，这些MNP的浓度为约5,000-20,000μg/ml总溶液。在另一个优选的实施例中，这些MNP的浓度为约10,000-20,000μg/ml总溶液。在另一个优选的实施例中，这些MNP的浓度为约5,000-10,000μg/ml总溶液。在另一个实施例中，该BNC组合物进一步包含稳定级别2组装体。在优选的实施例中，该级别2组装体是磁性的。在更优选的实施例中，该磁性级别2组装体是磁性微颗粒(MMP)。本专利技术提供了一种使用在此所述的BNC组合物的方法，该方法包括使BNC与可扩散底物接触并收集可扩散产物。附图简要说明图1：用于自动化生产BNC的示例性机器的示意图。图2：用于自动化生产BNC的示例性机器的直观图。图3：在自动化BNC生产机器中产生的固定的HRP的活性。通过由于形成粉红色醌亚胺染料而在500nm处吸光度的增加来测量活性。图4：使用自动化BNC生产机器负载到BNC中的酶的量。该图示出固定到MNP(级别1)中的HRP蛋白质的浓度。它还示出进一步包含在磁性微颗粒(MMP)(级别2)中的BNC中的HRP蛋白质的浓度。图5：在不同的泵速下从自动化BNC生产机器获得的洗脱样品的反应速度。该图比较了游离和磁性固定的辣根过氧化物酶(HRP)。所示出的速度来源于使用2.5mMHRP的反应的前315秒。图6：通过由于醌亚胺染料形成而在500nm处增加的吸光度以分光光度法测量的固定的HRP的苯酚氧化活性。游离HRP(白色)。通过将pH6的HRP与pH11的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于自动化生产生物纳米催化剂(BNC)的机器，该机器包括：a.酶容器；b.磁性纳米颗粒(MNP)容器；c.酶泵；d.MNP泵；e.MNP破碎机；以及f.BNC混合器；其中所述酶容器可操作来容纳酶制剂；其中所述酶制剂催化可扩散底物转化成可扩散产物；其中所述MNP容器可操作来容纳MNP制剂；其中所述MNP泵可操作来将所述MNP制剂送至所述MNP破碎机；其中所述MNP泵可操作来将来自所述MNP破碎机的多个破碎的MNP送至所述BNC混合器；其中所述酶泵可操作来将酶制剂送至所述BNC混合器；其中所述混合器可操作来混合所述破碎的MNP和酶制剂以形成所述BNC。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.15 US 62/193,0411.一种用于自动化生产生物纳米催化剂(BNC)的机器，该机器包括：a.酶容器；b.磁性纳米颗粒(MNP)容器；c.酶泵；d.MNP泵；e.MNP破碎机；以及f.BNC混合器；其中所述酶容器可操作来容纳酶制剂；其中所述酶制剂催化可扩散底物转化成可扩散产物；其中所述MNP容器可操作来容纳MNP制剂；其中所述MNP泵可操作来将所述MNP制剂送至所述MNP破碎机；其中所述MNP泵可操作来将来自所述MNP破碎机的多个破碎的MNP送至所述BNC混合器；其中所述酶泵可操作来将酶制剂送至所述BNC混合器；其中所述混合器可操作来混合所述破碎的MNP和酶制剂以形成所述BNC。2.如权利要求1所述的机器，其中所述MNP破碎机是超声破碎器。3.如权利要求2所述的机器，其中所述超声破碎器进一步包括超声破碎器盘管和超声处理容器，其中所述超声破碎器盘管可操作来对所述超声处理容器内的所述MNP进行超声处理。4.如权利要求2所述的机器，其中该超声破碎器是线内超声破碎器。5.如权利要求2至4中任一项所述的机器，该机器进一步包括可操作用于冷却所述超声破碎器的冷却系统。6.如权利要求5所述的机器，其中所述冷却系统是水冷却系统。7.如权利要求1所述的机器，其中所述MNP破碎机可操作来机械地破碎所述MNP。8.如权利要求1所述的机器，其中所述MNP破碎机可操作来磁性地破碎所述MNP。9.如权利要求1所述的机器，其中所述MNP破碎机可操作来热破碎所述MNP。10.如权利要求1至9中任一项所述的机器，其中所述BNC混合器包括混合三通。11.如权利要求1至10中任一项所述的机器，其中所述BNC混合器包括混合盘管。12.如权利要求1至11中任一项所述的机器，其中所述酶泵经由机械力或重力将所述酶制剂送至所述BNC混合器。13.如权利要求1至11中任一项所述的机器，其中所述MNP泵经由机械力或重力将所述MNP制剂送至所述MNP破碎机。14.如权利要求1至13中任一项所述的机器，该机器进一步包括磁性支架容器，该磁性支架容器可操作用于将磁性支架制剂与所述支架容器中的所述BNC混合以产生呈级别2组装体的BNC。15.如权利要求14所述的机器，其中所述磁性支架容器可操作来机械地混合所述BNC和所述支架。16.如权利要求14所述的机器，其中所述磁性支架容器可操作来磁性地混合所述BNC和所述支架。17.如权利要求14所述的机器，其中所述磁性级别2组装体是磁性微颗粒(MMP)。18.如权利要求1至13中任一项所述的机器，该机器进一步包括用于将所述BNC组装成稳定级别2组装体的模板系统。19.如权利要求18所述的机器，其中所述级别2组装体是磁性的。20.一种生产BNC的方法，该方法包括使用如权利要求1-18中任一项的所述机器将所述MNP制剂与所述酶制剂组合，其中所述酶制剂包括选自下组的酶，该组由以下各项组成：水解酶、羟化酶、产生过氧化氢的酶(HPP)、腈水解酶、水合酶、异构酶、合成酶、脱氢酶、过氧化氢酶、转氨酶、烯还原酶(EREDS)、亚胺还原酶(IREDS)、氧化酶、氧化还原酶、过氧化物酶、醇腈酶、以及异构酶。21.如权利要求20所述的方法，其中所述BN...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·科格涅，M·春，R·查瑞尔，R·T·布鲁克斯，
申请(专利权)人：齐姆特罗尼克斯有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US