Výhody imobilizácie celobunkových biokatalyzátorov schopných katalyzovať špecifické reakcie spočívajú najmä v zachovaní ich viability a biokatalytickej aktivity po dlhšiu dobu [1]. Okrem toho imobilizácia, v porovnaní s voľnými biokatalytickými systémami, umožňuje prekonať väčšinu obmedzení v procese výroby, zlepšiť recykláciu biokatalyzátorov na opätovné použitie, zvýšiť stabilitu a selektivitu biokatalyzátorov, zvýšiť odolnosť voči inhibícii, eliminovať separačné a čistiace kroky a následne vyrábať požadované produkty s vyššou účinnosťou, čo má veľký význam pre uplatnenie v priemyselných bioprocesoch [2].

V práci sme metódou entrapmentu v alginátových mikročasticiach imobilizovali rekombinatné bunky E. coli s nadprodukciou enzýmu monooxygenázy cyklohexanónu (CHMO), ktorý je schopný katalyzovať Baeyer-Villigerove biooxidácie. Produkty tejto biokatalytickej reakcie sú prekurzormi bioaktívnych zlúčenín s terapeutickým využitím [3]. Cieľom tejto práce bola optimalizácia prípravy alginátových častíc obsahujúcich rekombinatné bunky E. coli CHMO a ich testovanie v opakovaných cykloch.

V prvom kroku práce sme optimalizovali produkciu alginátových častíc pre priebeh modelovej reakcie z hľadiska koncentrácie sieťovacieho roztoku, koncentrácie imobilizovaných buniek a koncentrácie alginátových častíc s obsahom buniek v reakčnej zmesi. Na základe výsledkov optimalizácie sme pripravili alginátové častice s obsahom buniek, pričom sme použili 0,9% a 1,5% alginát DMB. Následne sme testovali aktivitu buniek v 10 cykloch a pre porovnanie sme použili aj voľné neimobilizované bunky. Výsledky ukázali výrazný pokles biokatalytickej aktivity voľných buniek v porovnaní s imobilizovanými bunkami, u ktorých došlo len k miernemu poklesu aktivity počas 10 cyklov, pričom ako vhodnejšia sa javí 0,9% koncentrácia alginátu.

Táto práca bola podporená Agentúrou na podporu výskumu a vývoja na základe Zmluvy č. APVV-15-0227, VEGA 2/0130/20 a tiež vďaka podpore v rámci operačného programu Výskum a inovácie pre projekt: ITMS 26240220079.

[1] Eş, I. et al., (2015). Appl. Microbiol. Biot. 99(5), p. 2065-2082.
[2] Ge, X. et al., (2016). Ind. Biotech. p. 205-235.
[3] Bučko, M. et al., (2016). Appl. Microbiol. Biot. 100(15), p. 6585-6599.