20 শতকের দ্বিতীয়ার্ধে অচল এনজাইমের ধারণাটি প্রথম আবির্ভূত হয়। এদিকে, 1916 সালে, এটি পাওয়া গেছে যে কার্বনের উপর বর্ধিত সুক্রোজ তার অনুঘটক কার্যকলাপ বজায় রাখে। 1953 সালে, D. Schleit এবং N. Grubhofer একটি অদ্রবণীয় বাহকের সাথে পেপসিন, অ্যামাইলেজ, কার্বক্সিপেপ্টিডেস এবং আরএনএসের প্রথম বাঁধাই সম্পন্ন করেন। 1971 সালে অচল এনজাইমের ধারণা বৈধ করা হয়েছিল। এটি ইঞ্জিনিয়ারিং এনজাইমোলজির প্রথম সম্মেলনে হয়েছিল। বর্তমানে, স্থির এনজাইমের ধারণাটি 20 শতকের শেষের তুলনায় বিস্তৃত অর্থে বিবেচনা করা হয়। আসুন এই বিভাগটি আরও ঘনিষ্ঠভাবে দেখে নেওয়া যাক৷
সাধারণ তথ্য
অচলিত এনজাইমগুলি হল যৌগ যা কৃত্রিমভাবে একটি অদ্রবণীয় বাহকের সাথে আবদ্ধ। যাইহোক, তারা তাদের অনুঘটক বৈশিষ্ট্য বজায় রাখে। বর্তমানে, এই প্রক্রিয়াটিকে দুটি দিক বিবেচনা করা হয় - প্রোটিন অণুর চলাচলের স্বাধীনতার আংশিক এবং সম্পূর্ণ সীমাবদ্ধতার কাঠামোর মধ্যে৷
মর্যাদা
বিজ্ঞানীরা স্থির এনজাইমের কিছু সুবিধা প্রতিষ্ঠা করেছেন। ভিন্নধর্মী অনুঘটক হিসাবে কাজ করে, তারা সহজেই প্রতিক্রিয়া মাধ্যম থেকে আলাদা হতে পারে। গবেষণার অংশ হিসাবে, এটি পাওয়া গেছে যে অস্থির এনজাইমগুলির ব্যবহার পুনরাবৃত্তি হতে পারে। বাঁধাই প্রক্রিয়া চলাকালীন, সংযোগগুলি তাদের বৈশিষ্ট্য পরিবর্তন করে। তারা স্তর নির্দিষ্টতা এবং স্থিতিশীলতা অর্জন. একই সময়ে, তাদের কার্যকলাপ পরিবেশগত অবস্থার উপর নির্ভর করতে শুরু করে। অচল এনজাইমগুলি টেকসই এবং উচ্চ মাত্রার স্থিতিশীলতা রয়েছে। এটি হাজার হাজার, হাজার হাজার গুণ বেশি, উদাহরণস্বরূপ, বিনামূল্যের এনজাইমের চেয়েও বেশি। এই সমস্ত প্রযুক্তির উচ্চ দক্ষতা, প্রতিযোগিতা এবং অর্থনীতি নিশ্চিত করে যেখানে অচল এনজাইম উপস্থিত রয়েছে৷
মিডিয়া
জে. পোরাতু স্থিরকরণে ব্যবহার করা আদর্শ উপকরণগুলির মূল বৈশিষ্ট্যগুলি চিহ্নিত করেছে। বহনকারীদের অবশ্যই থাকতে হবে:
- অদ্রবণীয়তা।
- উচ্চ জৈবিক এবং রাসায়নিক প্রতিরোধের।
- দ্রুত সক্রিয় করার ক্ষমতা। বাহকদের সহজেই প্রতিক্রিয়াশীল হওয়া উচিত।
- উল্লেখযোগ্য হাইড্রোফিলিসিটি।
- প্রয়োজনীয় ব্যাপ্তিযোগ্যতা। এর সূচক এনজাইম এবং কোএনজাইম, প্রতিক্রিয়া পণ্য এবং সাবস্ট্রেট উভয়ের জন্যই সমানভাবে গ্রহণযোগ্য হওয়া উচিত।
বর্তমানে এমন কোনও উপাদান নেই যা এই প্রয়োজনীয়তাগুলি সম্পূর্ণরূপে পূরণ করে৷ তবুও, অনুশীলনে, বাহক ব্যবহার করা হয় যা স্থিরকরণের জন্য উপযুক্ত।নির্দিষ্ট অবস্থার অধীনে নির্দিষ্ট শ্রেণীর এনজাইম।
শ্রেণীবিভাগ
তাদের প্রকৃতির উপর নির্ভর করে, উপাদানগুলি, যার সাথে যৌগগুলি স্থির এনজাইমে রূপান্তরিত হয়, অজৈব এবং জৈব বিভক্ত হয়। বহু যৌগের বাঁধাই পলিমারিক ক্যারিয়ারের সাহায্যে সঞ্চালিত হয়। এই জৈব পদার্থ 2 শ্রেণীতে বিভক্ত: সিন্থেটিক এবং প্রাকৃতিক। তাদের প্রতিটিতে, ঘুরে, গোষ্ঠীগুলি গঠনের উপর নির্ভর করে আলাদা করা হয়। অজৈব বাহক প্রধানত কাচ, সিরামিক, কাদামাটি, সিলিকা জেল এবং গ্রাফাইট কালো দিয়ে তৈরি উপকরণ দ্বারা প্রতিনিধিত্ব করা হয়। উপকরণ সঙ্গে কাজ করার সময়, শুষ্ক রসায়ন পদ্ধতি জনপ্রিয়। টাইটানিয়াম, অ্যালুমিনিয়াম, জিরকোনিয়াম, হাফনিয়াম অক্সাইডের ফিল্মের সাথে আবরণ বাহক দ্বারা বা জৈব পলিমারের সাথে প্রক্রিয়াকরণের মাধ্যমে অচলিত এনজাইমগুলি পাওয়া যায়। উপকরণগুলির একটি গুরুত্বপূর্ণ সুবিধা হল পুনর্জন্মের সহজতা৷
প্রোটিন বাহক
সবচেয়ে জনপ্রিয় হল লিপিড, পলিস্যাকারাইড এবং প্রোটিন উপাদান। পরেরগুলির মধ্যে, এটি কাঠামোগত পলিমারগুলিকে হাইলাইট করার মতো। এর মধ্যে প্রাথমিকভাবে কোলাজেন, ফাইব্রিন, কেরাটিন এবং জেলটিন অন্তর্ভুক্ত। এই জাতীয় প্রোটিন প্রাকৃতিক পরিবেশে ব্যাপকভাবে বিতরণ করা হয়। তারা সাশ্রয়ী মূল্যের এবং অর্থনৈতিক. উপরন্তু, তারা বাঁধাই জন্য কার্যকরী গ্রুপ একটি বড় সংখ্যা আছে। প্রোটিন বায়োডিগ্রেডেবল। এটি ওষুধে অচল এনজাইমগুলির ব্যবহার প্রসারিত করার অনুমতি দেয়। এদিকে, প্রোটিনেরও নেতিবাচক বৈশিষ্ট্য রয়েছে। প্রোটিন বাহকগুলিতে স্থির এনজাইম ব্যবহার করার অসুবিধাগুলি হল পরবর্তীটির উচ্চ ইমিউনোজেনিসিটি, পাশাপাশিতাদের মধ্যে শুধুমাত্র নির্দিষ্ট কিছু গোষ্ঠীকে প্রতিক্রিয়ার সাথে পরিচয় করিয়ে দেওয়ার ক্ষমতা৷
পলিস্যাকারাইড, অ্যামিনোস্যাকারাইড
এই উপকরণগুলির মধ্যে, কাইটিন, ডেক্সট্রান, সেলুলোজ, অ্যাগারোজ এবং তাদের ডেরিভেটিভগুলি প্রায়শই ব্যবহৃত হয়। পলিস্যাকারাইডগুলিকে প্রতিক্রিয়ার জন্য আরও প্রতিরোধী করতে, তাদের রৈখিক চেইনগুলি এপিক্লোরোহাইড্রিনের সাথে ক্রস-লিঙ্কযুক্ত। বিভিন্ন ionogenic গ্রুপ অবাধে নেটওয়ার্ক কাঠামোর মধ্যে চালু করা হয়. চিংড়ি এবং কাঁকড়ার শিল্প প্রক্রিয়াকরণের সময় চিটিন বর্জ্য হিসাবে প্রচুর পরিমাণে জমা হয়। এই পদার্থটি রাসায়নিক প্রতিরোধী এবং এর একটি সুনির্দিষ্ট ছিদ্রযুক্ত গঠন রয়েছে৷
সিন্থেটিক পলিমার
এই গ্রুপের উপকরণ খুবই বৈচিত্র্যময় এবং অ্যাক্সেসযোগ্য। এতে অ্যাক্রিলিক অ্যাসিড, স্টাইরিন, পলিভিনাইল অ্যালকোহল, পলিউরেথেন এবং পলিমাইড পলিমারের উপর ভিত্তি করে পলিমার রয়েছে। তাদের বেশিরভাগই যান্ত্রিকভাবে শক্তিশালী। রূপান্তরের প্রক্রিয়ায়, তারা বেশ বিস্তৃত পরিসরের মধ্যে ছিদ্রের আকার পরিবর্তন করার সম্ভাবনা প্রদান করে, বিভিন্ন কার্যকরী গোষ্ঠীর পরিচয় দেয়।
আবদ্ধ করার পদ্ধতি
বর্তমানে, স্থিরকরণের জন্য দুটি মৌলিকভাবে ভিন্ন বিকল্প রয়েছে। প্রথমটি হল ক্যারিয়ারের সাথে সমযোজী বন্ধন ছাড়াই যৌগগুলি প্রাপ্ত করা। এই পদ্ধতি শারীরিক। আরেকটি বিকল্প উপাদানের সাথে একটি সমযোজী বন্ধনের উত্থান জড়িত। এটি একটি রাসায়নিক পদ্ধতি।
শোষণ
এর সাহায্যে, বাহকের পৃষ্ঠে ওষুধটি ধরে রেখে অচল এনজাইম পাওয়া যায়বিচ্ছুরণ, হাইড্রোফোবিক, ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক মিথস্ক্রিয়া এবং হাইড্রোজেন বন্ড। উপাদানগুলির গতিশীলতা সীমিত করার প্রথম উপায় ছিল শোষণ। যাইহোক, এমনকি এখন এই বিকল্পটি তার প্রাসঙ্গিকতা হারায়নি। তদুপরি, শোষণকে শিল্পে সবচেয়ে সাধারণ অস্থিরকরণ পদ্ধতি হিসাবে বিবেচনা করা হয়৷
পদ্ধতির বৈশিষ্ট্য
বৈজ্ঞানিক প্রকাশনাগুলি শোষণ পদ্ধতি দ্বারা প্রাপ্ত 70টিরও বেশি এনজাইম বর্ণনা করে। বাহক ছিল প্রধানত ছিদ্রযুক্ত কাচ, বিভিন্ন কাদামাটি, পলিস্যাকারাইড, অ্যালুমিনিয়াম অক্সাইড, সিন্থেটিক পলিমার, টাইটানিয়াম এবং অন্যান্য ধাতু। পরেরটি সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত হয়। ক্যারিয়ারে ওষুধের শোষণের কার্যকারিতা উপাদানের ছিদ্রতা এবং নির্দিষ্ট পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল দ্বারা নির্ধারিত হয়৷
কর্মের প্রক্রিয়া
অদ্রবণীয় পদার্থে এনজাইম শোষণ সহজ। এটি ক্যারিয়ারের সাথে ড্রাগের জলীয় দ্রবণের যোগাযোগের মাধ্যমে অর্জন করা হয়। এটি একটি স্থির বা গতিশীল উপায়ে পাস করতে পারে। এনজাইম দ্রবণটি তাজা পলির সাথে মিশ্রিত হয়, উদাহরণস্বরূপ, টাইটানিয়াম হাইড্রক্সাইড। তারপর যৌগটি হালকা অবস্থায় শুকানো হয়। এই ধরনের স্থিরকরণের সময় এনজাইমের কার্যকলাপ প্রায় 100% ধরে রাখা হয়। একই সময়ে, নির্দিষ্ট ঘনত্ব বাহকের প্রতি গ্রাম 64 মিলিগ্রামে পৌঁছায়।
নেতিবাচক মুহূর্ত
শোষণের অসুবিধাগুলির মধ্যে রয়েছে এনজাইম এবং বাহককে বাঁধার সময় কম শক্তি। প্রতিক্রিয়ার অবস্থার পরিবর্তনের প্রক্রিয়ায়, উপাদানগুলির ক্ষতি, পণ্যগুলির দূষণ এবং প্রোটিন শোষণ লক্ষ্য করা যেতে পারে। শক্তি উন্নত করতেবাঁধাই বাহক প্রাক-সংশোধিত হয়. বিশেষ করে, ধাতব আয়ন, পলিমার, হাইড্রোফোবিক যৌগ এবং অন্যান্য পলিফাংশনাল এজেন্ট দিয়ে উপাদানগুলিকে চিকিত্সা করা হয়। কিছু ক্ষেত্রে, ওষুধ নিজেই পরিবর্তিত হয়। কিন্তু প্রায়শই এটি এর কার্যকলাপ হ্রাসের দিকে পরিচালিত করে।
জেলে অন্তর্ভুক্তি
এই বিকল্পটি তার স্বতন্ত্রতা এবং সরলতার কারণে বেশ সাধারণ। এই পদ্ধতিটি শুধুমাত্র পৃথক উপাদানগুলির জন্যই নয়, মাল্টি-এনজাইম কমপ্লেক্সগুলির জন্যও উপযুক্ত। জেলের মধ্যে অন্তর্ভুক্তি দুটি উপায়ে করা যেতে পারে। প্রথম ক্ষেত্রে, ড্রাগটি মনোমারের জলীয় দ্রবণের সাথে মিলিত হয়, যার পরে পলিমারাইজেশন করা হয়। ফলস্বরূপ, একটি স্থানিক জেল গঠন উপস্থিত হয়, কোষে এনজাইম অণু ধারণ করে। দ্বিতীয় ক্ষেত্রে, ওষুধটি সমাপ্ত পলিমারের সমাধানে প্রবর্তিত হয়। তারপর এটি একটি জেল অবস্থায় রাখা হয়।
স্বচ্ছ কাঠামোতে অনুপ্রবেশ
অচলকরণের এই পদ্ধতির সারমর্ম হল সাবস্ট্রেট থেকে একটি জলীয় এনজাইম দ্রবণকে আলাদা করা। এই জন্য, একটি আধা-ভেদ্য ঝিল্লি ব্যবহার করা হয়। এটি কোফ্যাক্টর এবং সাবস্ট্রেটের কম আণবিক ওজনের উপাদানগুলির মধ্য দিয়ে যেতে এবং এনজাইমের বড় অণুগুলিকে ধরে রাখতে দেয়৷
মাইক্রোএনক্যাপসুলেশন
স্বচ্ছ কাঠামোতে এম্বেড করার জন্য বেশ কয়েকটি বিকল্প রয়েছে। এর মধ্যে, মাইক্রোএনক্যাপসুলেশন এবং লাইপোসোমে প্রোটিন অন্তর্ভুক্ত করা সবচেয়ে বেশি আগ্রহের বিষয়। প্রথম বিকল্পটি 1964 সালে টি. চ্যাং দ্বারা প্রস্তাবিত হয়েছিল। এটির মধ্যে রয়েছে যে এনজাইম দ্রবণটি একটি বন্ধ ক্যাপসুলে প্রবর্তিত হয়, যার দেয়ালগুলি আধা-ভেদ্য দিয়ে তৈরিপলিমার যৌগগুলির ইন্টারফেসিয়াল পলিকনডেনসেশনের প্রতিক্রিয়ার কারণে পৃষ্ঠের উপর একটি ঝিল্লির উপস্থিতি ঘটে। তাদের মধ্যে একটি জৈব মধ্যে দ্রবীভূত হয়, এবং অন্য - জলীয় পর্যায়ে। একটি উদাহরণ হল সেবেসিক অ্যাসিড হ্যালাইড (জৈব পর্যায়) এবং হেক্সামেথিলেনেডিয়ামিন-1, 6 (যথাক্রমে, জলীয় পর্যায়) এর পলিকনডেনসেশন দ্বারা প্রাপ্ত একটি মাইক্রোক্যাপসুল গঠন। ঝিল্লির পুরুত্ব একটি মাইক্রোমিটারের শতভাগে গণনা করা হয়। ক্যাপসুলের আকার শত শত বা দশ মাইক্রোমিটার।
লাইপোসোমে অন্তর্ভুক্তি
এই স্থিরকরণ পদ্ধতি মাইক্রোএনক্যাপসুলেশনের কাছাকাছি। লাইপোসোমগুলি লিপিড বিলেয়ারগুলির ল্যামেলার বা গোলাকার সিস্টেমে উপস্থাপিত হয়। এই পদ্ধতিটি প্রথম ব্যবহার করা হয়েছিল 1970 সালে। লিপিড দ্রবণ থেকে লাইপোসোমকে বিচ্ছিন্ন করার জন্য, জৈব দ্রাবককে বাষ্পীভূত করা হয়। অবশিষ্ট পাতলা ফিল্মটি একটি জলীয় দ্রবণে বিচ্ছুরিত হয় যেখানে এনজাইম উপস্থিত থাকে। এই প্রক্রিয়া চলাকালীন, লিপিড বিলেয়ার কাঠামোর স্ব-সমাবেশ ঘটে। এই ধরনের স্থির এনজাইমগুলি ওষুধে বেশ জনপ্রিয়। এটি এই কারণে যে বেশিরভাগ অণুগুলি জৈবিক ঝিল্লির লিপিড ম্যাট্রিক্সে স্থানীয়করণ করা হয়। লাইপোসোমে অন্তর্ভুক্ত অস্থির এনজাইমগুলি ওষুধের সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ গবেষণা উপাদান, যা অত্যাবশ্যক প্রক্রিয়াগুলির নিদর্শনগুলি অধ্যয়ন এবং বর্ণনা করা সম্ভব করে তোলে৷
নতুন বন্ড গঠন
এনজাইম এবং বাহকদের মধ্যে নতুন সমযোজী চেইন গঠনের মাধ্যমে স্থিরকরণকে শিল্প জৈবক্যাটালিস্ট পাওয়ার জন্য সবচেয়ে বিস্তৃত পদ্ধতি হিসাবে বিবেচনা করা হয়।গন্তব্য. শারীরিক পদ্ধতির বিপরীতে, এই বিকল্পটি অণু এবং উপাদানের মধ্যে একটি অপরিবর্তনীয় এবং শক্তিশালী বন্ধন প্রদান করে। এর গঠন প্রায়ই ড্রাগ স্থিতিশীলতা দ্বারা অনুষঙ্গী হয়। একই সময়ে, ক্যারিয়ারের সাপেক্ষে 1ম সমযোজী বন্ধনের দূরত্বে এনজাইমের অবস্থান অনুঘটক প্রক্রিয়ার বাস্তবায়নে কিছু অসুবিধা সৃষ্টি করে। অণু একটি সন্নিবেশ মাধ্যমে উপাদান থেকে পৃথক করা হয়. এটি প্রায়ই পলি- এবং দ্বি-ফাংশনাল এজেন্ট হিসাবে ব্যবহৃত হয়। বিশেষ করে, তারা হাইড্রাজিন, সায়ানোজেন ব্রোমাইড, গ্লুটারিক ডায়ালহেড্রাইড, সালফারিল ক্লোরাইড ইত্যাদি। উদাহরণস্বরূপ, গ্যালাকটোসিলট্রান্সফেরেজ অপসারণের জন্য, বাহক এবং এনজাইমের মধ্যে নিম্নলিখিত ক্রমটি সন্নিবেশ করা হয় -CH2- NH-(CH 2)5-CO-। এই ধরনের পরিস্থিতিতে, কাঠামোতে একটি সন্নিবেশ, একটি অণু এবং একটি বাহক উপস্থিত থাকে। তাদের সবগুলোই সমযোজী বন্ধন দ্বারা সংযুক্ত। মৌলিক গুরুত্ব হল প্রতিক্রিয়া কার্যকরী গোষ্ঠীগুলির মধ্যে প্রবর্তন করা যা উপাদানটির অনুঘটক ফাংশনের জন্য অপরিহার্য নয়। সুতরাং, একটি নিয়ম হিসাবে, গ্লাইকোপ্রোটিনগুলি প্রোটিনের মাধ্যমে নয়, কার্বোহাইড্রেট অংশের মাধ্যমে ক্যারিয়ারের সাথে সংযুক্ত থাকে। ফলস্বরূপ, আরও স্থিতিশীল এবং সক্রিয় অচল এনজাইম প্রাপ্ত হয়।
কোষ
উপরে বর্ণিত পদ্ধতিগুলি সমস্ত ধরণের জৈবক্যাটালিস্টের জন্য সর্বজনীন বলে বিবেচিত হয়৷ এর মধ্যে রয়েছে, অন্যান্য জিনিসগুলির মধ্যে, কোষ, উপকোষীয় কাঠামো, যার স্থিরতা সম্প্রতি ব্যাপক হয়ে উঠেছে। এটি নিম্নলিখিত কারণে হয়. যখন কোষগুলিকে স্থির করা হয়, তখন এনজাইম প্রস্তুতিগুলিকে বিচ্ছিন্ন এবং বিশুদ্ধ করার বা প্রতিক্রিয়ায় কোফ্যাক্টরগুলি প্রবর্তন করার দরকার নেই। ফলস্বরূপ, এটি সম্ভব হয়ে ওঠেযে সিস্টেমগুলি বহু-পর্যায়ের ক্রমাগত প্রক্রিয়া চালায়৷
অচল এনজাইমের ব্যবহার
ভেটেরিনারি মেডিসিন, ইন্ডাস্ট্রি এবং অন্যান্য অর্থনৈতিক ক্ষেত্রে, উপরের পদ্ধতির মাধ্যমে প্রাপ্ত ওষুধগুলি বেশ জনপ্রিয়। অনুশীলনে বিকশিত পদ্ধতিগুলি শরীরে লক্ষ্যযুক্ত ওষুধ সরবরাহের সমস্যার সমাধান দেয়। স্থিতিশীল এনজাইমগুলি ন্যূনতম অ্যালার্জেনিসিটি এবং বিষাক্ততার সাথে দীর্ঘস্থায়ী ক্রিয়াকলাপের ওষুধ প্রাপ্ত করা সম্ভব করেছিল। বর্তমানে, বিজ্ঞানীরা মাইক্রোবায়োলজিক্যাল পন্থা ব্যবহার করে ভর এবং শক্তির জৈব রূপান্তরের সাথে সম্পর্কিত সমস্যার সমাধান করছেন। এদিকে, অচল এনজাইমগুলির প্রযুক্তিও কাজে একটি গুরুত্বপূর্ণ অবদান রাখে। উন্নয়নের সম্ভাবনা বেশ বিস্তৃত বলে মনে হচ্ছে। সুতরাং, ভবিষ্যতে, পরিবেশের অবস্থা পর্যবেক্ষণের প্রক্রিয়ার মূল ভূমিকাগুলির মধ্যে একটি নতুন ধরণের বিশ্লেষণের অন্তর্গত হওয়া উচিত। বিশেষ করে, আমরা bioluminescent এবং এনজাইম immunoassay পদ্ধতি সম্পর্কে কথা বলছি। লিগনোসেলুলোসিক কাঁচামাল প্রক্রিয়াকরণে উন্নত পদ্ধতির বিশেষ গুরুত্ব রয়েছে। অচল এনজাইমগুলি দুর্বল সংকেত পরিবর্ধক হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে। সক্রিয় কেন্দ্রটি আল্ট্রাসাউন্ড, যান্ত্রিক চাপ বা ফাইটোকেমিক্যাল ট্রান্সফরমেশনের অধীন এমন একটি ক্যারিয়ারের প্রভাবে থাকতে পারে।
