血浆可以提供有价值物质生物催化所需的共底物，但它们对酶也有害。通过将酶附着在小珠子上，酶可以受到保护，并且保持活性的时间长达44倍。
一些酶，例如本研究中研究的源自真菌的酶，能够产生有价值的物质，例如香料(R)-1-苯基乙醇。为此，他们使用共基板转换较便宜的基板。
德国波鸿鲁尔大学生物系的一个研究小组提出了使用等离子体为他们提供这种辅助基质的想法——这是一个有点疯狂的想法，因为等离子体通常会对生物分子产生破坏性影响。
然而，通过采用多种技巧，朱莉娅·班多教授和蒂姆·德克斯博士领导的研究人员确实取得了成功，现在已经改进了其中一种技巧，从而改进了这一过程。他们将酶附着在微小的珠子上，以便将它们固定在反应器底部的适当位置，从而保护它们免受等离子体的破坏作用。
通过确定最合适的珠子类型，该团队还将酶的稳定性提高了44倍。他们于2023年10月25日在《皇家学会界面杂志》上发表了他们的研究结果。
来自食用菌的模型酶
“在等离子体驱动的生物催化中，我们打算使用技术等离子体来驱动酶，这些酶使用过氧化氢将底物转化为更有价值的产品，”应用微生物学系主任JuliaBandow解释道。等离子体(带电气体)产生过氧化氢以及各种活性物质。
研究人员使用来自食用菌茶树菇的非特异性过氧化酶(AaeUPO)作为模型酶。他们在初步研究中表明，尽管它适用于等离子体驱动的生物催化，但存在一些基本限制。
“决定性因素是酶对等离子体处理敏感，因此会在短时间内失活，”当前研究的主要作者TimDirks解释道。“为了防止这种情况发生，我们使用酶固定化方法，将酶附着在具有多孔表面的微小珠子上。”
珠子将酶捕获在底部
由于重力，这些珠子位于样品的底部，上面的缓冲溶液在顶部的血浆相和酶之间提供了一个保护区。研究团队早期观察到，不同的固定化方法也会导致酶的存活率不同。因此，本研究的目的是使用更多的酶来研究不同固定方法对酶的血浆稳定性的影响。
选择了五种不同的酶;其中两个还可以转化过氧化氢，而其中三个则不需要过氧化氢来进行活性。研究人员测试了九种不同类型的珠子，其中一些具有树脂表面，另一些具有带有或不带有聚合物涂层的二氧化硅表面。固定化后，用血浆处理酶长达五分钟。然后研究人员将他们的残余活性与未经处理的对照组进行了比较。
新应用之路
对于所有五种酶，具有树脂表面的珠子显示出最佳结果。“氨基和环氧丁基珠表现最好，”德克斯说。在这两种情况下，酶都会与载体材料形成牢固的共价键，并且无法解离。“这种类型的固定化似乎限制了酶的流动性，这使得它们不易受到血浆诱导的失活的影响，”德克斯说。
通过将最有希望的候选者的等离子体处理延长至一小时，该团队能够通过固定化将等离子体处理下的酶的稳定性提高至44倍。“这项研究的结果因此为旨在未来将酶与技术等离子体结合起来的新应用，”研究人员总结道。