×
25.08.2017
217.015.b532

Результат интеллектуальной деятельности: Композиция для получения гидрогеля на основе поливинилового спирта для иммобилизации микроорганизмов

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к синтетическому носителю для иммобилизации микроорганизмов. Описана композиция для получения гидрогеля на основе поливинилового спирта для иммобилизации микроорганизмов, состоящая из поливинилового спирта и катализатора сшивки церий-аммоний нитрата, отличающаяся тем, что исходные компоненты взяты в мольном соотношении ПВС:(NH)Се(NO) (160-110):(1-1,3). Технический результат – обеспечение образования нерастворимого в воде гидрогеля для иммобилизации микроорганизмов, повышение точности и чувствительности анализа с использованием биосенсора. 1 ил. , 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к биотехнологии, а именно к системам на основе микроорганизмов, иммобилизованных в матрицу синтетического носителя.

Известна полимерная композиция для иммобилизации микроорганизмов на основе криогеля поливинилового спирта (ПВС). Криогели ПВС образуются при замораживании 10-20%-ных водных растворов при (-18) – (-22)°C в течение 16-48 ч и последующем оттаивании при 4-20°C. [Патент РФ 2315102 Иммобилизованный биокатализатор для биологической очистки жиросодержащих сточных вод и способ его получения]. Иммобилизованные в данной композиции микроорганизмы мало пригодны для применения в качестве рецепторных элементов биосенсорных анализаторов, так как в виде тонких пленок криогель ПВС обладает очень низкой механической прочностью.

Известна сшивка ПВС с помощью сульфата натрия в присутствии борной кислоты. Иммобилизация микроорганизмов происходит одновременно со сшивкой ПВС. Готовят раствор А: 10%-ный раствор ПВС, для этого 10 г ПВС растворяют в 90 мл воды и нагревают до температуры 80°C, после растворения ПВС сразу же приливают 20 мл 1%-ного раствора альгината натрия и охлаждают до комнатной температуры. После охлаждения ПВС-альгинатного раствора, добавляют 10%-ный активный ил. Одновременно с раствором А готовят раствор В: к 500 мл насыщенного 7%-ного раствора Н3ВО3 прибавляли 2-5%-ный раствор CaCl2. Затем раствор А погружали в раствор В на 1 ч. При этом формировались ПВС-боратные гранулы. Гранулы промывали и хранили при 4°C в дистиллированной воде. ПВА-сульфатные гранулы (группа S) были подготовлены путем переноса гранулы (группа В) в 0,5 м раствор Na2SO4 погружая их на 1 ч. Гранулы промывали и хранили при 4°C в дистиллированной воде. [Leu Tho Bach, Pham Van Dinh. Immobilized bacteria by using PVA (Polyvinyl alcohol) crosslinked with Sodium sulfate // International Journal of Science and Engineering (IJSE). 2014. V. 7(1). P. 41-47] Недостатком методики является губительное воздействие борной кислоты, многокомпонентность смесей и трудоемкий процесс приготовления гидрогеля.

Наиболее близкой к заявленному техническому решению, принятой за прототип, является полимерная композиция для иммобилизации микроорганизмов на основе ПВС, модифицированного N-винилпирролидоном [Пат. РФ №2461625, МПК8 C12N 11/04; C08F 216/06 от 30.12.2010 г. Композиция для получения полимерной пленки для иммобилизации микроорганизмов в биосенсорных анализаторах]. Полимерную композицию получают из поливинилового спирта, модифицированного N-винилпирролидоном. Модификацию проводят в токе азота в присутствии нитрата церия-аммония в качестве катализатора при мольном соотношении реагентов ПВС : N-ВП : катализатор - 239:(9,0-56,2):(0,7-6,0). Для приготовления рецепторных элементов биосенсора полученный раствор композиции для получения полимерной пленки смешивают с бактериальными клетками и высушивают в течение 2 ч при 20°C.

К недостаткам изобретения можно отнести то, что при модификации с использованием N-ВП помимо сшивки цепей ПВС возможны реакции с образованием разветвленного полимера, который растворим в воде. В результате в процессе эксплуатации гидрогеля с иммобилизованными микроорганизмами часть биоматериала вымывается. Исключение из композиции N-ВП является экономически обоснованным, так как приводит к удешевлению используемого носителя.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение точности и чувствительности анализа с использованием биосенсора путем получения сшитого поливинилового спирта, обеспечивающего образования нерастворимого в воде гидрогеля для иммобилизации микроорганизмов.

Технический результат, который может быть получен при использовании заявляемой композиции для получения гидрогеля на основе поливинилового спирта для иммобилизации микроорганизмов, заключается в том, что полученные тонкие, эластичные пленки, набухающие в воде с образованием гидрогеля, могут быть использованы для иммобилизации микроорганизмов при создании рецепторных элементов биосенсорных анализаторов.

Сущность технического решения заключается в том, что композиция для получения гидрогеля на основе поливинилового спирта для иммобилизации микроорганизмов в биосенсорных анализаторах состоит из полимера на основе поливинилового спирта, полученного окислительной сшивкой под действием ионов церия (IV), при этом исходные компоненты взяты в мольном соотношении ПВС:(NH4)2Се(NO3)6 160-110:1-1,3.

На фиг. 1 представлен механизм сшивки ПВС с участием и ионов Се+4 в качестве инициатора, приводящий к образованию сетчатого полимера, впоследствии из которого формируются тонкие полимерные пленки, способные набухать в водных растворах, образуя гидрогель.

В таблице 1 приведены характеристики биосенсора, иммобилизованные в представленную композицию для получения гидрогеля на основе поливинилового спирта для иммобилизации микроорганизмов дрожжей Debaryamyces hansenii при анализе глюкозы и этанола.

Для приготовления композиции для получения гидрогеля на основе поливинилового спирта для иммобилизации микроорганизмов к 20 мл 5%-ного водного раствора ПВС (м.м. 78000±1000) прибавляли 0,8 мл водного раствора нитрата церия-аммония (NH4)2Ce(NO3)6 (Т=0,1 г/мл) при постоянном перемешивании. Перемешивание проводят при температуре 55°C в атмосфере азота в течение 3 ч.

При приготовлении композиции для получения гидрогеля на основе поливинилового спирта для иммобилизации микроорганизмов не требуется приготовления многокомпонентных смесей, использования борной кислоты, губительно действующей на микроорганизмы, что позволяет упростить процедуру иммобилизации и избежать потери чувствительности биорецепторных элементов вследствие низких значений рН, губительно действующих на микроорганизмы. Введение биоматериала после синтеза полимера способствует увеличению продолжительности дыхательной активности микроорганизмов. Полученную с использованием описанной методики композицию для получения гидрогеля на основе поливинилового спирта для иммобилизации микроорганизмов используют в работе в качестве рецептора на кислородном электроде.

Пример

Для приготовления композиции для получения гидрогеля на основе поливинилового спирта для иммобилизации микроорганизмов, к 20 мл 5%-ного водного раствора ПВС марки 16/1 (молярная масса 78000±1000, пр-во Россия) прибавляли 0,8-1,2 мл водного раствора нитрата церия-аммония (NH4)2Ce(NO3)6 (T=0,l г/мл) при постоянном перемешивании. Перемешивание проводили при 50-60°C в атмосфере азота в течение 3 ч.

Для иммобилизации дрожжей Debaryamyces hansenii ВКМ Y-2482 раствор композиции для получения гидрогеля на основе поливинилового спирта охлаждали до комнатной температуры, отбирали необходимое количество микропипеткой и добавляли в него дрожжевые клетки Debaryamyces hansenii ВКМ Y-2482 (20 мг биомассы на 100 мкл раствора полимера). Для равномерного распределения клеток в полимере проводили встряхивание в течение 5 мин на центрифуге «Sky Line». 200 мкл полученной смеси переносили в блистерную упаковку с диаметром ячеек 6-7 мм и высушивали на воздухе до полного высыхания в течение 2-4 ч. Полученную композицию для получения гидрогеля на основе поливинилового спирта, хранили в холодильнике (+4°C) в сухом виде или в фосфатно-цитратном буферном растворе (рН 6,0).

Кислородный электрод с размещенным на нем биорецептором погружали в измерительную ячейку объемом 3 мл, содержащей фосфатно-цитратный буферный раствор (рН 6,0), и регистрировали содержание кислорода в кювете при добавлении разных концентраций определяемых веществ.

Таким образом, разработанная композиция для получения гидрогеля на основе поливинилового спирта для иммобилизации микроорганизмов в биосенсорных анализаторах обеспечивает высокую чувствительность биосенсора при стабильной работе до 46 суток.

Композиция для получения гидрогеля на основе поливинилового спирта для иммобилизации микроорганизмов, состоящая из поливинилового спирта и катализатора сшивки церий-аммоний нитрата, отличающаяся тем, что исходные компоненты взяты в мольном соотношении ПВС:(NH)Ce(NO) (160-110):(1-1,3).
Композиция для получения гидрогеля на основе поливинилового спирта для иммобилизации микроорганизмов
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 31-40 из 160.
26.08.2017
№217.015.e818

Сборная гребенчатая фреза

Изобретение относится к области обработки резанием и может быть использовано при изготовлении цилиндрических зубчатых колес. Фреза содержит корпус с продольными прямоугольными пазами, в которых установлены гребенки с режущими зубьями, две крышки и шайбы с пружинными изогнутыми вовнутрь...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002627315
Дата охранного документа: 07.08.2017
26.08.2017
№217.015.e825

Способ укрепления слабых грунтов основания дорожного полотна

Настоящее техническое решение относится к области дорожного строительства и может быть использовано для укрепления слабых грунтов при возведении оснований автомобильных и железнодорожных дорог, аэродромов и других подобных сооружений. Задачей настоящего изобретения является повышение прочности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002627347
Дата охранного документа: 07.08.2017
29.12.2017
№217.015.f20b

Электромеханическая система торможения подъемной установки

Предложенное техническое решение относится к системе торможения подъемной установки. Электромеханическая система торможения подъемной установки содержит систему управления двигателем, реактивно-вентильный двигатель (1), тормозной барабан (7), две подпружиненные друг к другу тормозные колодки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002636833
Дата охранного документа: 28.11.2017
29.12.2017
№217.015.f95f

Способ термообработки листов из сплавов системы mn-cu

Настоящее изобретение относится к области металлургии, а именно термической обработке конструкционных демпфирующих сплавов системы Mn-Cu. Способ термической обработки листов из сплавов системы Mn-Cu для восстановления их демпфирующей способности включает нагрев при температуре 150-400°С,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002639751
Дата охранного документа: 22.12.2017
29.12.2017
№217.015.fe11

Способ вытяжки с интенсивной пластической деформацией и устройство для его осуществления

Группа изобретений относится к обработке металлов давлением, а именно к изготовлению деталей типа гильз вытяжкой с утонением. Полую заготовку проталкивают через две или более матриц, расположенных одна над другой соосно с пуансоном, с последовательным уменьшением толщины стенки. При этом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002638720
Дата охранного документа: 15.12.2017
19.01.2018
№218.016.05df

Компенсационный акселерометр

Изобретение, компенсационный акселерометр, предназначено для применения в системах стабилизации и навигации. Компенсационный акселерометр дополнительно содержит интегрирующую отрицательную обратную связь, в которую введены низкочастотный фильтр, с выхода схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ на вход...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002631019
Дата охранного документа: 15.09.2017
20.01.2018
№218.016.1016
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002633623
Дата охранного документа: 16.10.2017
20.01.2018
№218.016.116c

Способ определения угловой ориентации беспилотного летательного аппарата

Изобретение относится к области измерений углового положения объектов в пространстве и касается способа определения угловой ориентации беспилотного летательного аппарата. Способ основан на измерении инфракрасного фона вокруг беспилотного летательного аппарата четырьмя датчиками инфракрасного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002634092
Дата охранного документа: 23.10.2017
20.01.2018
№218.016.1380

Устройство для выгрузки кускового материала из бункера

Изобретение относится к устройствам для выгрузки кускового материала, склонного к заклиниванию в замкнутом объеме. Устройство для выгрузки кускового материала из бункера содержит желоб, который расположен под углом 60° к горизонтали и установлен в направляющих с возможностью перемещения. Желоб...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002634520
Дата охранного документа: 31.10.2017
20.01.2018
№218.016.18fa

Способ консервации и изоляции промышленных отвалов

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, а именно к созданию водонепроницаемого слоя для консервации промышленных отвалов, препятствующего загрязнению природной среды токсичными компонентами в результате инфильтрационных и эрозийных процессов. Способ консервации и изоляции...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002636174
Дата охранного документа: 21.11.2017
Показаны записи 31-40 из 44.
29.12.2017
№217.015.f20b

Электромеханическая система торможения подъемной установки

Предложенное техническое решение относится к системе торможения подъемной установки. Электромеханическая система торможения подъемной установки содержит систему управления двигателем, реактивно-вентильный двигатель (1), тормозной барабан (7), две подпружиненные друг к другу тормозные колодки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002636833
Дата охранного документа: 28.11.2017
29.12.2017
№217.015.f95f

Способ термообработки листов из сплавов системы mn-cu

Настоящее изобретение относится к области металлургии, а именно термической обработке конструкционных демпфирующих сплавов системы Mn-Cu. Способ термической обработки листов из сплавов системы Mn-Cu для восстановления их демпфирующей способности включает нагрев при температуре 150-400°С,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002639751
Дата охранного документа: 22.12.2017
29.12.2017
№217.015.fe11

Способ вытяжки с интенсивной пластической деформацией и устройство для его осуществления

Группа изобретений относится к обработке металлов давлением, а именно к изготовлению деталей типа гильз вытяжкой с утонением. Полую заготовку проталкивают через две или более матриц, расположенных одна над другой соосно с пуансоном, с последовательным уменьшением толщины стенки. При этом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002638720
Дата охранного документа: 15.12.2017
19.01.2018
№218.016.05df

Компенсационный акселерометр

Изобретение, компенсационный акселерометр, предназначено для применения в системах стабилизации и навигации. Компенсационный акселерометр дополнительно содержит интегрирующую отрицательную обратную связь, в которую введены низкочастотный фильтр, с выхода схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ на вход...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002631019
Дата охранного документа: 15.09.2017
20.01.2018
№218.016.1016
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002633623
Дата охранного документа: 16.10.2017
20.01.2018
№218.016.116c

Способ определения угловой ориентации беспилотного летательного аппарата

Изобретение относится к области измерений углового положения объектов в пространстве и касается способа определения угловой ориентации беспилотного летательного аппарата. Способ основан на измерении инфракрасного фона вокруг беспилотного летательного аппарата четырьмя датчиками инфракрасного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002634092
Дата охранного документа: 23.10.2017
20.01.2018
№218.016.1380

Устройство для выгрузки кускового материала из бункера

Изобретение относится к устройствам для выгрузки кускового материала, склонного к заклиниванию в замкнутом объеме. Устройство для выгрузки кускового материала из бункера содержит желоб, который расположен под углом 60° к горизонтали и установлен в направляющих с возможностью перемещения. Желоб...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002634520
Дата охранного документа: 31.10.2017
20.01.2018
№218.016.18fa

Способ консервации и изоляции промышленных отвалов

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, а именно к созданию водонепроницаемого слоя для консервации промышленных отвалов, препятствующего загрязнению природной среды токсичными компонентами в результате инфильтрационных и эрозийных процессов. Способ консервации и изоляции...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002636174
Дата охранного документа: 21.11.2017
13.02.2018
№218.016.21e1

Высокопрочный мелкозернистый бетон

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для изготовления изделий из смеси для модифицированного бетона в гражданском, промышленном и транспортном строительстве Технический результат - получение смеси для модифицированного бетона марки по подвижности П2 с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002641813
Дата охранного документа: 22.01.2018
17.02.2018
№218.016.29f9

Устройство дистанционного контроля параметров условий труда с коррекцией по температуре

Изобретение относится к области контроля параметров условий труда для управления уровнями физических факторов производственной среды. Устройство содержит блок контроля, датчики температуры, относительной влажности, скорости движения воздуха, преобразователи сигналов, задатчики максимальных и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002643109
Дата охранного документа: 30.01.2018
+ добавить свой РИД