Эмульсия водй/насло

полк ме риэац ия

удаление ПАВ

овращвннап мицелла

Средний диаметр частиц 001

мнм

вода/масло

Рис. 8. Способы получения иммобилизованных в геле ферментов

в форме мелкнх частиц

однако, имеет ряд существенных недостатков. Получаемые части­цы обладают низкой механической прочностью, являются крайне неоднородными по форме и размерам. Кроме того, молекулы фер­мента, оказавшиеся при измельчении геля на поверхности частиц, легко с нее смываются, что приводит к потерям биокатализатора. Перечисленные недостатки в значительной степени удается

преодолеть при использовании эмульсионного способа получения гелевых частиц (рис. 8,6). В этом случае водный раствор, содер­жащий фермент, мономер и инициатор полимеризации, немедлен­но после приготовления вносят в неполярный органический раст­воритель (например, смесь толуола с хлороформом), содержащий поверхностно-активное вещество (ПАВ), и полученную смесь ин­тенсивно перемешивают. В результате образуется эмульсия, со­стоящая из диспергированных в органической среде капель вод­ного полимеризующегося раствора, стабилизированных ПАВ. Пос­ле окончания полимеризации полученные частицы геля сфериче­ской формы отфильтровывают и отмывают водой от непрореаги-ровавшего мономера и ПАВ. В зависимости от условий проведе­ния процесса (концентрация мономера» скорость перемешивания и т. д.) размер получаемых частиц колеблется от нескольких единиц до сотен микрометров. Одно из преимуществ эмульсион­ного способа состоит в том, что благодаря интенсивному тепло-переносу в мелкодисперсной системе устраняется опасность ин­активации фермента под действием теплоты, выделяющейся при полимеризации. Сферические геле вые частицы характеризуются узким распределением по размерам (отклонение от среднего диа­метра составляет ±10%) и высокой механической прочностью, которая может быть в 10 раз выше, чем в случае частиц, получен­ных путем механического измельчения гелевого блока. При исполь­зовании эмульсионного способа необходимо иметь в виду, что не­которые ПАВ, применяемые для получения стабильных эмульсий, могут вызывать денатурацию фермента.

Полимерные частицы геля еще более мелких размеров (нано-частицы), могут быть изготовлены путем полимеризации в так называемых микроэмульсиях (рис- 6,8). Здесь используется свой­ство некоторых ПАВ образовывать в неполярных органических растворителях обращенные мицеллы, способные солюбилнзовать (растворять) водные растворы мономера и фермента. В результате солюбилизации формируется микроэмульсия, состоящая из мель­чайших капелек водного раствора, стабилизированных ПАВ. Размер этих капелек и, соответственно, размер наночастиц, об­разующихся в процессе полимеризации, инициируемой облуче­нием ультрафиолетовым светом, изменяется в зависимости от ко­личества добавленной воды в пределах от нескольких единиц до нескольких десятков нанометров. Полученные наночастицы осаж­дают из органического растворителя ацетоном, отделяют центри­фугированием и высушивают.

Однако применение в технологических реакторах мелких час­тиц иммобилизованного биокатализатора не всегда рационально. Например, излишне мелкие частицы оказывают сильное гидро­динамическое сопротивление потоку при эксплуатации реакторов проточного типа, а в реакторах периодического действия их трудно отделить от реакционной смеси. Поэтому в каждом конкретном случае оптимальный размер частиц определяется с учетом таких