Полилизин
| |
| Имена | |
|---|---|
| Название ИЮПАК
Поли[имино[(2S ) -2-амино-1-оксо-1,6-гександиил
| |
| Идентификаторы | |
| ХимическийПаук |
|
| НЕКОТОРЫЙ | |
| Характеристики | |
| (С 6 Н 12 Н 2 О) н | |
| Молярная масса | переменная 4700 г/моль (степень полимеризации = 30) |
| Температура плавления | 142,2 ° С (288,0 ° F; 415,3 К) |
| Растворимый | |
| Основность (p K b ) | 5 |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).
| |
Полилизин относится к нескольким типам лизина гомополимеров , которые могут отличаться друг от друга с точки зрения стереохимии (D/L; форма L является естественной и обычно предполагаемой) и положения связи (α/ε). Из этих типов только ε-поли-L-лизин производится естественным путем.
Химическая структура
[ редактировать ] | В этом разделе отсутствует информация о DL-смешанном (альфа)-поли-DL-лизине, который, по-видимому, имеет некоторое применение с использованием меди. ( октябрь 2022 г. ) |
Аминокислота-предшественник лизин содержит две аминогруппы : одну у α-углерода и одну у ε-углерода. Любой из них может быть местом полимеризации , приводящей к образованию α-полилизина или ε-полилизина. Полилизин — гомополипептид, принадлежащий к группе катионных полимеров : при pH 7 полилизин содержит положительно заряженную гидрофильную аминогруппу.
α-Полилизин представляет собой синтетический полимер, который может состоять либо из L -лизина, либо из D -лизина. «L» и «D» относятся к хиральности центрального углерода лизина. В результате образуются поли- L -лизин (PLL) и поли -D -лизин (PDL) соответственно. [ 1 ]
ε-Полилизин (ε-поли- L -лизин, EPL) обычно получают в виде гомополипептида, содержащего примерно 25–30 остатков L -лизина. [ 2 ] Согласно исследованиям, ε-полилизин электростатически адсорбируется на поверхности клеток бактерий с последующим снятием внешней мембраны . В конечном итоге это приводит к аномальному распределению цитоплазмы, вызывающему повреждение бактериальной клетки. [ 3 ] который производится путем бактериальной ферментации. ε-Поли- L -лизин используется в качестве натурального консерванта в пищевых продуктах.
| ! | л | Д | Смешанный |
|---|---|---|---|
| а | поли -L -лизин (PLL) — покрытие | поли -D -лизин (PDL) — покрытие | синтезированный, нет приложений |
| е | ε-полилизин, ЭПЛ — природный антибактериальный препарат | неслыханно | |
| Смешанный | дендриковый/разветвленный полилизин - изучен на предмет доставки РНК [ 4 ] | неслыханно | |
Производство
[ редактировать ]Производство полилизина путем естественной ферментации наблюдается только у штаммов бактерий рода Streptomyces . Streptomyces albulus чаще всего используется в научных исследованиях, а также используется для коммерческого производства ε-полилизина.
α-Полилизин получают синтетически путем основной реакции поликонденсации . [ 5 ]
История
[ редактировать ] | В этом разделе отсутствует информация о других вариантах. ( октябрь 2022 г. ) |
Производство ε-полилизина путем естественной ферментации было впервые описано исследователями Сёдзи Сима и Хейити Сакаи в 1977 году. [ 2 ] С конца 1980-х годов ε-полилизин был одобрен Министерством здравоохранения, труда и социального обеспечения Японии в качестве консерванта в пищевых продуктах. В январе 2004 года ε-полилизин стал общепризнанным безопасным (GRAS) и сертифицированным в США. [ 6 ]
ε-Полилизин
[ редактировать ]В еде
[ редактировать ]ε-полилизин коммерчески используется в качестве пищевого консерванта в Японии, Корее и в импортных товарах, продаваемых в США. Пищевые продукты, содержащие полилизин, в основном встречаются в Японии. Полилизин широко используется в пищевых продуктах, таких как вареный рис, вареные овощи, супы, лапша и нарезанная рыба ( суши ). [ 7 ]
В литературных исследованиях сообщается об противомикробном действии ε-полилизина в отношении дрожжей , грибов , грамположительных и грамотрицательных бактерий . [ 8 ]
Полилизин имеет светло-желтый цвет и слегка горьковатый вкус как в порошковой, так и в жидкой форме.
α-полилизины
[ редактировать ]В тканевой культуре
[ редактировать ]α-Полилизин обычно используется для покрытия тканевой культуральной посуды в качестве фактора прикрепления, который улучшает адгезию клеток. Это явление основано на взаимодействии положительно заряженного полимера и отрицательно заряженных клеток или белков. Хотя аминокислота-предшественник поли- L -лизина (PLL) встречается в природе, предшественник поли- D -лизина (PDL) является искусственным продуктом. Поэтому считается, что последний устойчив к ферментативному расщеплению и поэтому может продлевать адгезию клеток. [ 9 ]
Полилизин в доставке лекарств
[ редактировать ]Полилизин обладает высокой плотностью положительного заряда, что позволяет ему образовывать растворимые комплексы с отрицательно заряженными макромолекулами . [ 10 ] Гомополимеры или блок-сополимеры полилизина широко используются для доставки ДНК. [ 11 ] и белки. [ 12 ] на основе полилизина наночастицы Также было показано, что пассивно накапливаются в поврежденных участках кровеносных сосудов после инсульта за счет включения в новообразованный тромб . [ 13 ] который предлагает новый способ доставки терапевтических средств конкретно к местам повреждений после повреждения сосудов.
Химическая модификация
[ редактировать ]В 2010 году гидрофобно модифицированный ε-полилизин был синтезирован путем взаимодействия EPL с октенилянтарным ангидридом (OSA). [ 14 ] Было обнаружено, что OSA-g-EPL имеют температуру стеклования ниже, чем EPL. Им удалось образовать полимерные мицеллы в воде и снизить поверхностное натяжение воды, подтвердив их амфифильные свойства. Также была исследована антимикробная активность OSA-g-EPL, и минимальные ингибирующие концентрации OSA-g-EPL против Escherichia coli O157:H7 остались такими же, как и у EPL. Таким образом, модифицированные EPL могут стать бифункциональными молекулами, которые можно будет использовать либо в качестве поверхностно-активных веществ, либо эмульгаторов при инкапсуляции водонерастворимых лекарств, либо в качестве противомикробных средств.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Ситтерли, Г. (2008). Протокол прикрепления клеток поли-l-лизина. Биофайлы, 3(8), 12.
- ^ Jump up to: а б Шима С. и Сакаи Х. (1977). «Полилизин, продуцируемый Streptomyces» . Сельскохозяйственная и биологическая химия . 41 (9): 1807–1809. дои : 10.1271/bbb1961.41.1807 .
- ^ Шима, С.; и др. (1984). «Противомикробное действие ε-поли-L-лизина» . Журнал антибиотиков . 37 (11): 1449–1455. дои : 10.7164/антибиотики.37.1449 . ПМИД 6392269 .
- ^ Эом, К.Д.; Парк, С.М.; Тран, HD; Ким, MS; Ю, РН; Ю, Х. (2007). «Дендритные альфа, эпсилон-поли (L-лизин) как средства доставки антисмысловых олигонуклеотидов». Фармацевтические исследования . 24 (8): 1581–1589. дои : 10.1007/s11095-006-9231-y . ПМИД 17373579 . S2CID 43190567 .
- ^ «Поли-L-лизин и поли-D-лизин | Полимеры Аламанда — полиаминокислоты, превосходные по дизайну» .
- ^ Уведомление GRAS № GRN 000135. Архивировано 11 мая 2008 г. в Wayback Machine.
- ^ Хираки, Дж.; и др. (2003). «Использование исследований ADME для подтверждения безопасности ε-полилизина в качестве консерванта в пищевых продуктах». Нормативная токсикология и фармакология . 37 (2): 328–340. дои : 10.1016/S0273-2300(03)00029-1 . ПМИД 12726761 .
- ^ Хираки, Дж. (1995). «Фундаментальные и прикладные исследования ε-полилизина». Журнал антибактериальных противогрибковых средств . 23 : 349–354.
- ^ Мазия, Д.; и др. (1975). «Адгезия клеток к поверхностям, покрытым полилизином. Применение в электронной микроскопии» . Журнал клеточной биологии . 66 (1): 198–200. дои : 10.1083/jcb.66.1.198 . ПМК 2109515 . ПМИД 1095595 .
- ^ Пак, Тэ Гван; Чон, Джи Хун; Ким, Сун Ван (7 июля 2006 г.). «Современное состояние полимерных систем доставки генов». Обзоры расширенной доставки лекарств . 58 (4): 467–486. дои : 10.1016/j.addr.2006.03.007 . ISSN 0169-409X . ПМИД 16781003 .
- ^ Кадлецова, Зузана; Раджендра, Яшас; Матаски, Маттиа; Балди, Люсия; Хакер, Дэвид Л.; Вурм, Флориан М.; Клок, Харм-Антон (10 августа 2013 г.). «Доставка ДНК с помощью гиперразветвленного полилизина: сравнительное исследование с линейным и дендритным полилизином». Журнал контролируемого выпуска . 169 (3): 276–288. дои : 10.1016/j.jconrel.2013.01.019 . ISSN 1873-4995 . ПМИД 23379996 .
- ^ Цзян, Юхан; Арунлёут, Фонпасонг; Райнер, Стивен; Бэ, Юнсу; Кабанов Александр Владимирович; Миллиган, Кэрол; Маникам, Девика С. (10 июня 2016 г.). «Нанозим СОД1 со сниженной токсичностью и накоплением МПС». Журнал контролируемого выпуска . 231 : 38–49. дои : 10.1016/j.jconrel.2016.02.038 . ISSN 1873-4995 . ПМИД 26928528 .
- ^ Цзян, Юхан; Брынских Анна М.; С-Маникам, Девика; Кабанов, Александр В. (10 сентября 2015 г.). «Нанозим SOD1 спасает ишемизированный мозг, локально защищая сосуды головного мозга» . Журнал контролируемого выпуска . 213 : 36–44. дои : 10.1016/j.jconrel.2015.06.021 . ISSN 1873-4995 . ПМЦ 4684498 . ПМИД 26093094 .
- ^ Yu, et al, J. Agri Food Chem, 2010 Jan 27;58(2):1290-5.