Разработка и создание новых наноматериалов и нанотехнологий для выделения белков и производства белковых препаратов презентация

модификации и производства белковых препаратов

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ АВТОНОМНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики Факультет пищевых биотехнологий и инженерии Кафедра пищевой биотехнологии продуктов из растительного сырья

Выполнила: Любчикова В.А. Группа Т4130
Проверила: Забодалова Л.А.

Санкт-Петербург,
2016

1959 г. знаменитый американский физик-теоретик Ричард Фейнман говорил о том, что существует "поразительно сложный мир малых форм, а когда-нибудь (например в 2000 г.) люди будут удивляться тому, что до 1960 г. никто не относился серьезно к исследованиям этого мира".
Нанотехнологии сейчас находится в начальной стадии развития, поскольку основные открытия, предсказываемые в этой области, пока не сделаны. Тем не менее, проводимые исследования уже дают практические результаты.

100 нм и используют их уникальные свойства, возникающие вследствие того, что в наночастицах, благодаря их малым размерам, существенно изменяются физико-химические свойства вещества.

частиц равен 4-6 нм, что обеспечивает высокоразвитую поверхность материала (до 420 м2/г); на поверхности присутствуют различные химически активные функциональные группы, углеводородные фрагменты, микропримеси металлов; наноалмазы обладают химической устойчивостью к агрессивным факторам и механической прочностью. Очевидно, что материал с такими свойствами должен обладать превосходными сорбционными свойствами к различным соединениям биологической и небиологической природы.

в дисперсионных средах и адаптированные для биологических и медико-биологических исследований, которые не имеют мировых аналогов. Эти наноматериалы получают, применяя технологии дополнительной очистки наночастиц, позволяющие снизить поверхностные примеси металлов и органики.
Наличие таких наноматериалов открывает возможности всесторонних исследований биологического и медико-биологического характера.

Гидрофобные и флуоресцирующие НА

Внешний вид порошков (вверху) и гидрозолей (внизу) модифицированных наноалмазов. 

Электронная фотография НА; схематическое изображение его поверхностных функциональных групп; голубое флуоресцентное свечение дисперсии модифицированных НА.

сорбентов для выделения и очистки белков;
Создание индикаторных тест-систем на основе комплексов наноалмаз-маркерный белок (белки);
Изучение воздействия наноалмазов на сложноорганизованные биологические системы с целью оценки возможности их использования как энтеросорбента и носителя лекарственных препаратов.
Разработаны методы выделения и очистки белков в объеме, доочистки белковых препаратов, а также препаративного выделения белков объемным методом с помощью НА. 

колоночной хроматографии белков. В ходе выполнения государственного контракта на основе инертной полисахаридной матрицы и МНА создан сорбент для колоночной хроматографии низкого давления. Возможность его практического применения показана на примере выделения и очистки светоизлучающего фермента люциферазы из грубых экстрактов клеток-продуцентов.
Проведенные исследования позволили выявить некоторые ключевые механизмы взаимодействия белковых молекул с поверхностью наночастиц (образование ковалентных связей, например, -S-S- мостиков; образование координационных связей белок-металл; ионообменные взаимодействия; гидрофобные взаимодействия; многоточечное связывание с участием нескольких механизмов).

проводить разные типы хроматографий. Надо отметить, что такой универсальностью не обладает ни один из сорбентов, выпускаемых ведущими фирмами.

К преимуществам применения алмазных наноматериалов как сорбентов при объемных методах выделения белков относятся:
Быстрота — при наличии исходного экстракта вся процедура занимает не более 30-60 минут;
Простота — из процесса исключено специализированное хроматографическое оборудование;
Эффективность — выход высокоочищенных и гомогенных целевых продуктов составляет от 35 до 60%;
Возможность многократного использования НА для очистки белка;
Возможность параллельно выделению белка проводить его концентрирование.

биочипов) для биологии и медицины. Установлено, что ферменты, адсорбированные на частицах НА, могут сохранять свою каталитическую функцию. Это явилось предпосылкой для создания плоскостных индикаторных тест-систем, в которых сенсорным элементом являются частицы НА, несущие на своей поверхности адсорбированные маркерные белки. В качестве примера приведен светоизлучающий белок обелин. 

весьма велика вероятность, что частицы НА могут найти применение и в области медицины. Например, использоваться как адсорбенты для выведения из организма (или удаления с его поверхности) нежелательных и токсичных соединений (продукты метаболизма, тяжелые металлы, радионуклиды, ксенобиотики), как носители препаратов, применяемых в лечебных целях (лекарства, ферменты, изотопы и т.д.).
МНА позволили получать золи с точной концентрацией частиц, проводить их стерилизацию и применять в медико-биологических экспериментах.

полимеров из исходных мономеров с помощью реакций полимеризации или поликонденсации.
Для его осуществления применяют так называемые генные машины, позволяющие синтезировать различные фрагменты ДНК (их называют олигонуклеотидами от греч. «оligos» – немного, незначительно, в отличие от полинуклеотида – целой ДНК). Затем из этих фрагментов с помощью все тех же генных машин конструируют матрицы, необходимые для производства того или иного вещества. Синтезированные шаблоны ДНК вводятся в ДНК бактерий, которые затем производят множество копий нужного белка.
Это позволяет эффективно строить белковые фабрики для получения практически любого выбранного протеина. Примером практического применения данного метода нанотехнологий является получение инсулина для лечения диабета.