Ultraheli edendatud ensümaatiline plasti ringlussevõtt

Polüetüleentereftalaat (PET) on tohutu jäätmeallikas, mis pärineb peamiselt kasutatud vee- ja joogipudelitest. Kuni viimase ajani oli PET ringlussevõtu tulemuseks madala kvaliteediga plast. Uus mutantne ensüüm lubab PET-i lagunemist põliseks tooraineks, mida saab kasutada uute kvaliteetsete plastide valmistamiseks. Ultraheli edendatud ensüümid näitavad suuremat efektiivsust, kiirendades plastide ensümaatilist ringlussevõttu ja suurendades protsessivõimsust.

Ultraheli ensümaatilise plasti ringlussevõtuks

Kõrge intensiivsusega, madala sagedusega ultraheli on hästi tuntud oma mõju kohta ensümaatilistele reaktsioonidele. Sonikatsiooni saab kasutada nii ensüümide aktiveerimiseks kui ka inaktiveerimiseks. Kontrollitud ultrahelitöötlus madala kuni keskmise amplituudiga aktiveerib ensüüme ja soodustab massiülekannet ensüümide ja substraadi vahel, mille tulemuseks on ensüümide katalüütilise aktiivsuse suurenemine.
Sonikatsioon muudab ensüümi omadusi, soodustades seeläbi ensüümi aktiivsust. Ultraheli substraadi eeltöötlus kiirendab ensümaatilisi reaktsioone.
Ultraheli segamine soodustas massiülekannet ensüümide ja plastsubstraadi vahel, nii et ensüüm võib tungida ja lagundada väga kristalse PET sulamist. Energiatõhusa ja kergesti kasutatava tehnoloogiana aitab ultrahelitöötlus PET-i kulutõhusalt ja keskkonnasõbralikult ringlusse võtta.

Ensüümi ja substraadi ultraheli dispersioon

Ultraheli genereeritud nihke- ja mikroturbulentsid on hästi tuntud oma kõrge efektiivsuse poolest rakenduste hajutamisel. Ensüümide agregaatide ja substraadi aglomeraatide ultraheli indutseeritud dispersioon parandab ensümaatilist katalüütilist aktiivsust, kuna molekulaarsete agregaatide ja aglomeraatide lagunemine suurendab ensüümide ja substraadi vahelist aktiivset pinda reaktsiooniks.

Ultraheli edendatud Cutinase ensüüm

Sonikatsioon on näidanud häid tulemusi ensüümi utinaasi Thc_Cut1 aktiveerimisel seoses selle PET-hüdrolüüsi aktiivsusega. PET-i ultraheliga tõhustatud ensümaatiline lagunemine tõi kaasa vabanenud lagunemisproduktide 6,6-kordse suurenemise võrreldes töötlemata PET-ga. Kristallilise protsendi (28%) suurenemine PET-pulbris ja kiledes tõi kaasa madalama hüdrolüüsi saagise, mis võib olla seotud madalama pinnaavalusega. (vrd Nikolaivits et al. 2018)

Ensümaatilise plasti ringlussevõtu kohta

Hüdrolüüsiensüüm leheharu komposti cutinase (LLC) esineb looduses ja lõikab sidemed polüetüleentereftalaadi (PET), tereftalaadi ja etüleenglükooli kahe ehitusploki vahel. Kuid ensüümi üldine efektiivsus ja selle soojustundlikkus on reaktsiooni piiravad tegurid, mis vähendavad oluliselt protsessi efektiivsust. Leheharu komposti cutinase ensüüm hakkab lagunema temperatuuril 65 °C, samas kui PET lagunemisprotsessid nõuavad temperatuuri 72 °C või kõrgemat temperatuuri, mille juures PET hakkab sulama. Sulanud PET on oluline protsessifaktor, kuna sulatus pakub suuremat pinda, kus ensüüm saab töötada.
Uurijad on looduslikult esineva leheharu komposti cutinase ensüümi ümber kujundanud ja muutnud aminohappeid selle sidumiskohtades. Selle tulemuseks oli mutantne ensüüm, mis näitab 10,000 10,000 korda suurenenud aktiivsust PET-sidemete purustamisel (võrreldes natiivse LLC ensüümiga) ja oluliselt paranenud soojuse stabiilsust. See tähendab, et uus mutantne ensüüm ei lagune temperatuuril 72 °C, mille juures PET hakkab sulama.
Ultraheli hajutamine ja pinna aktiveerimine soodustab ensümaatiliselt juhitud katalüütilist reaktsiooni. Spetsiifilisi ultrahelitöötluse parameetreid, nagu ultraheli amplituud, aeg, temperatuur ja rõhk, saab täpselt häälestada ensüümi tüübile, et suurendada selle katalüütilist aktiivsust. Ultraheli töötlemise parameetrid ja nende mõju ensüümidele sõltuvad konkreetsest ensüümi tüübist, selle aminohapete koostisest ja konformatsioonilisest struktuurist. Seega on igal ensüümitüübil optimaalsed protsessitingimused, mille korral saavutatakse optimaalne ensüümi aktiveerimine.

Suure jõudlusega ultraheli protsessorid ensümaatiliste reaktsioonide jaoks

Hielscher Ultrasonics on pikaajaline kogemus suure jõudlusega ultrasonikaatorite projekteerimisel, tootmisel ja levitamisel võimsusrakenduste jaoks laboris ja tööstuses. Meie teadmised ja kogemused keeruka ultraheli töötlemise kohta on osa pakkumisest, mida pakume oma klientidele.
Me juhendame oma kliente esimesest konsultatsioonist teostatavuse testimise ja protsessi optimeerimise kohta kuni ultraheli süsteemi lõpliku paigaldamise ja kasutamiseni.
Meie täpselt kontrollitavad ultraheli seadmed võimaldavad mõjutada ensüümide aktiivsust, kineetikat, termodünaamilisi omadusi ja töötlemistemperatuuri.
Meie võimsate ja usaldusväärsete ultraheli protsessorite portfell hõlmab kogu valikut kompaktsest käeshoitavast laboriseadmest kuni pink-top ja täielikult tööstuslike protsessoriteni. Alates 200 vattist ülespoole on kõik ultraheli seadmed varustatud digitaalse puutetundliku ekraaniga, intelligentse tarkvaraga, brauseri kaugjuhtimisega ja automaatse andmeprotokollimisega integreeritud SD-kaardil. Individuaalselt reguleeritav ultrahelitöötlustsükli režiim (pulsirežiim) võimaldab seadistada ja kontrollida ensüümi kokkupuudet (aeg ja puhkeajad) ultraheliravile. Hielscheri ultraheli seadmete töökindlus võimaldab 24/7 operatsiooni raskeveokite ja nõudlikes keskkondades.
Allolev tabel annab teile ülevaate meie ultrasonikaatorite ligikaudsest töötlemisvõimsusest: