Enzyme immobilization with bifunctional reactive dyes

Abstract

Biocatalytic textiles were produced by immobilizing enzymes on textile materials using bifunctional reactive dyes as non-volatile alternatives to common di-aldehyde crosslinking chemicals, such as glutaraldehyde and glyoxal. Adding moderate amounts of sodium sulfate improved dye exhaustion and enzyme loading onto textile substrates. Enzymes were immobilized with reactive dyes using post-entrapment crosslinking methods, surface-only immobilization methods, and combinations of these. High enzyme activity was achieved through layer-by-layer immobilization using dip-coating and padding methods. Since reactive dyes are already well known and used commercially for dyeing textiles, applying them for enzyme immobilization can be readily adopted at industrial scale. The presence of chitosan promoted higher enzyme activity and greater performance longevity of the biocatalytic matrix. When tested for CO2 capture performance, biocatalytic materials produced using reactive dyes for enzyme immobilization exhibited comparable performance and longevity to conventional immobilization chemicals while using less hazardous reactants, which is a desirable outcome.

Description

[0001] -, .. .. , ,, , .. .. ,. .. . - - . . . , , , - - .2, , , . . . ., , , , , , , - - , - ., - , ,- , , , - -, , , , . , , , ,, , , , , 2-2- - -2-2 2- 2-2-2- 2- -2- -- ,2-- , , , , - -, , , , , . , , ,, , , . , . . , . . . -, . . - , . . , - . , . - - . . - . , . . . . . , . , . ,, . , ,. , , . , . . , . , .2. , 2-2- 22 2- , - . -. , , -2- 2- . , ,2 2. 2 .. - , . -- , , . , 2 , 22- . -2 2 2- - ,22. ,., , , 2.,2- , 22. , ,2,2. , , ,, , , ,, ,., , , , . . , . , . , , , . .2.2- . . - . - . . . "" . - - . . - - - . - - - . - - - .- - . - - .. -2, . , , , . . “,” “,” “,” , , , “” “ . “ ” . ” “,” . , , . “,” . ,. , , “ ”, , , ,, “ ”, . , . ,, , “ ” . .,., “ ” . , “ ” “ ,” , “, – , –” . , . – . , “ ”. , “. ” . , “ ” . – , , . – ,- ” . . , “ “ ” “ . - , ” , . , “- ” . , “ ” “” . , .2"2-, "2- "2.2- -" .2,2"-"2.2"2-" , .,2,2, . , "- " .,2- "22- " .2- “. ” ,” ,- “ ,” “- " "2- " "2- , “ ,” “ “-- .” 2- - " ". ,” " - " ". 2 2-2. "22- " . . . , , ,, , , - - , , - - . , , ,, , . , ,, , . , , - . . , ,. . , , - , . -, , , , , , , , , , , , . , , , , , . ,, , . , , , , - - . , , . ,, , - , . ,. ., ,, , , . ,, , , - , - . , , , . , , , . . , –. .. .. .,...., . . , , . , . , , , . , . , - - - , , .. - . ., , , , - . ,, , . , ,, , , ,, ,.., ., , , , . . , ,. . , , “ ” . , , , “ ,” . , . , , . . .. . , . , , - ,. ,.. - , - . ,. , - .. --.,-. ,, ., –. ,.. -_ ... . , ,– - - , , , . . ,, ,, . . , , .. - - - ,, , , ,, , ,, , , ,, ,,, , , ,,.. ... , .. ,..,. –. ...- , , ,, , , , -- . - ,.,.,.,. ,. ,. . .. . , , , -. , - .. , -, . - , . . , , - . - . “ -” - “” , , . . ,.. , ’ - .... . , ,–. – , ,.. . , - , ,.–,.. , , , , , - . . , . ,. - ,. ,.,. ,. ,. . ... . .. . ,, ,. . , ,.. ,., ,..,.,,,.–. .. --- ,–. ...-.....,.. ., .,.. ,. ,. . .. , ,–. .. - , , , , . , , . , -,.. ,. -- ... .. . - .. . . . , , –. .. , . , - - “ .” “ ”.. , . , - ,. ,. ,,... ,... ,. .. . . ,.- . - ,. -,-. . , , . , ... ,.. , , . , ,..,. -- –. .. --.. _- ,. ,. ,.. ,.. , ......... . , , –. , . , . , . , , , . , , . ,. , , , . . ,, . - . , ., , . . , , , , , , , , . ,, ,, , , , , , , , - , , , ,- , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , . , , , ,, , ,, , , . , ,, , , , - , - , --, ,,- , , , - , ,, , ,- ,- , , , , , , , , , , , , , ,, ,, ,, ,, ,, ,, ,, , , , , , , , , , ,, ,,, , , , , , , , , , , , , , , , , ,, ,, , ,, , ,,, ,, ,, ,, , ,, -. , , , , , ,- , , , , - , , , , , , , ,, ,, . , -- , , , , . , ,- ,- , . , , , , , “ .” . , , ., “ ” . , . , . ,, , , , ,, , , , . , , , ,, , . , , - , -, , .- , , . . , , , , , , , , , . , , , ,. ,. ,. –. . . ..., , ,.. ,. ,.. . .. . , , , . . , . - , , , . . , . , , , , ,. . , , . , , . . . , , , , . , -. - ,. , - , . , , . , . , - , . . . – – , , , , , , , ,. , ,, , ,, - , , , , , , 2 ,, , , , ,2, -2,2,2, ,2,, , , , , , 2 . .2,. ,. ,. . . .2. . , , –. .. . . -2. , . , , , ,. , -- - . - .- - , . - . , - ,2.. - , , , , , , ,, , , ., , , , . , , ,, . ,- , - . - , - , , ,, , , , , ., ,, , . , , . , . , , , ,,, . , 2 . “, ”. - - . ,22 . ., , ,22,.2,- . 2.2, “” - - “ ,2.2”, . ,, “ 2 , ”, 2 . , ,, , , ,, , ,2, , , 2,, , , ,2. , .2, . , . ,22. , ,-+2 +, 22,, , 2,2, , ,2, , ,,2,4 2·2,2· . ·2, , ,1 2, , , . ,,22 2, , , ., , - , , ,, ,- . , 2 ., , , , ,2, . ,+2,2, . ,+2,+2, , 2 , , -2 2,, .2,. ,. . .,.. , ,, . ,. ,.2, , , , , , , , ,, , , ,,, , , ,, . ,.,. ,. , ,. , , ,-. , . .. . -2, , 2 . . - ,. 2 ,. ,.. ,.. ,. ........ , , , . . ,2, , , , . , - , , . . , , ,, , , , , , , . , , .2, . , , ,2, , “ ”2, , ., , 2 .2 , ,., , ,-,-- ,.,. . . .. .. ,, –. ,,..,,... ,,.. ,,. ,..,..,,. ,. . -,, ... , ,–. .. -- -. ,. ,. ,.. ,.,. ,. , .. ....,. , , . , , , . , ,, , , . , , , . , , , ,,, , . ,- , ,- . . , “” “” ,-- , . - , - - ., , , ., , .-, ,, , , , , , , , , , ,, , , , . , , . ,.., ,,.. ,,..,.. . . . . , ,–-. ... . ,.,-.-,. ,. ... . .,. , –, –. ,. ,.- ,. .,. -, , –. .. -- - . , . -- .. . , ,, . , , . . , , ., , , , , , . , .. . , , ,., , , , . ,, , , , , ,, , . , , , . , , , , , . , , , , ,- , , , . , , , . 2 . , “”. - - .22, . . ,2, , , , 22. - ,2. . , , , , -, , . , “ , “ ” ” . , . “ ” “ ” “ ” “ ” “- ”. , , , , , , , . , . . , - .. , , .. , . ,, , , , , . . , . - , , - , . , , - , , , ., ,, , , “ ”. , ,-, , , , . , , , , . , - - . -, - . . ,, . ,, - . ,- . - . - . , “ . ”. - - , . , - , , , . , , , , , . ,, ,, - , . , , , . , , , , , . , . , , , - , ,. , . , , , , ,. ,, , . , - , . . . . - . , , ,, , ,, ,, , , , . , ,2- . , . , , , . . ,. ,. ,. ... . .. . , , –2. - .. , - . , . , - . - , . . ,, . . - , , ,®, - , , °.- °. . - . , -. - .. - “.”. , , , . . . ,-. - . ,2. .- ° , – - ,. – . – . ~, . - . . ,, , , , - - . , - , , ,, - , - . ,- . . . . , - .2,24, ° - , .-- . , – – . – . , -- , . . - . . . - , - ,2.- . , °, . , - .2. . -2. , - , , . .2. , ° .- . . , .. - . , . . .- - . . - ,- ,, ,, - . . 2 . - ..2.. - , ° . - . - ,2. ° . ,2. . , .. - -22. .. . . - . - , 2 . °2.. . , . ,2. ° 2 . . . . . . . , - . 2 . - ,2. ° . , 2 . ° , ., .- . . . . . , , - . “ -”, , . , , - , ,2. ° . - . , , , . - , , - .. ,2° . . . . . . . -- , , -- . , - , , ° ,2 24. . . ,2. °. . . - , . ,, . . , . , - ° .2. - . , -- , . , , , , , . ,, . , -- . . -- . . -- . . -- - . . -- - . . -- - - 2 --2. . .2.424. ,, ,, , 2 ° - ° . . -. . -- . ,- , . .. . , . °. , - ., ., - . . , -- - . - °. -- ,2,.24.2.24° . , .2. ° . ,2. -=-1. , , , . “ .” . , , . . -- - . . -.- - . -.- - .- = . , - - , . , . , ,. ,. ,. , – . .. -- -.. , , . . ,, . , , . 22. °4. , . . , . . , . . . ,., , , . .- , , . . . . 2.2,.2,. ,. , ,2. 2 . .. . .2 2~. .2. . , , , ,. ,. ,. .. ,,2. .,. ,, , . . . ,., . . ,2.. .. , . .2- - . - . ,- , . -2. -. . ° °.. , .. . , . ,2.2. - ~,2, , , . . ,. ,. ,. ,.,. , . .. .. . . , , - . .2 2 ..,22.2. .2, , , ,.2, , , . , .2, -2.22. , . . .22, , °. “ --” , ,- . ,. ,.2 24,2 2° - . . , . , - , 2 . , .2,, . . “ ”2 2, - , 22,2. 22,.2- 22., , 2 - 2. .2, 2 ,2. - . , ,2- , , 22, .2, ~2,.2 2 2. ,2222.2. , ,2.. .. . ,2. , ,. ,. ,. .. -.- , , – . ,-, .2., ~, , .2.2, - 2 .* . .2. , - 2 .* . .2..2.. . - . ,, . 2- . ,, ,2- , ,,, . ,, , - , -. . , . ,2- , . , . - 2-2 22.2- . 2- - . , . ~ . , . 2 .2, . ,2- . 2 , , , , .2.,2- , , . . . --, ,2- “ ” - 2 .. 2,. , . 2 , .2 2 “,”. .22, , .2, ,2. , , “ ” , - 22, ..2. - .2. 2. ..22 .22, - . ,. , - . ,2-2- ., . . , 2-.. - . ,2.. , - , ,-, . . ,, ... , , . .2- 2- , . . ,2-2- , , . ., . . , , . “” - , , . , , 2- . ,.- , , . .2- , . , , 2-2- . . .. . . , “ ” . . , .2, .. , , .. , . .22 - .~ °2-2.,2,.22.2, ..-1-1,2. ,= , = 2 .2,.2 2, ,,. 22,. . ,,2. =2. .2 2. = 22, - . . . , - .,. - . - . - , . . , - - - -. -- -. - -- , - - . , - . . . . , - . -, -, . - , , - , , . “ ” , ., , , , , , , . , , , .22. , , , ,2.2. 2 , . , .2,2. . , , , . , .2- . .2,2. . .2 2 , ,2,2, , . , , , .2 2.22 2.2. , , . ,2 2, . - ~- .2.2. . . . . -.. - . -2. - - - - , . - ,. - -, . . - - . , . . ,2- ,2- . - - - - . , ,- ,22.,2.- ,2-2- 2.2- .2-, , . - . . . , . - . .- - - . .- . , . . . , - , , , , - . .. , . - . “ ” “2, .- , ”, - . , --, , , . . . . - 2- “ ” -22“”2- . . ,2- .2,2, ,2- , .2. . “” ..2“” . .2, , , , ,- , , , ,22- . , . . - °. , ,,2. . - 2 ...2.. , , , , , . “2” 2” . “ . ,22, - . ,2., ,2.2.. - 22 2 . . , - .2. ,2.2.2.2-22. .2.2- . . , , , , . , 2- . - - . , “ ” . ,2. ,22,. , . . .2, “” .2 24- . , , .-. ° . - , . , .2. , . . .- . . , .22, , ® ° - .2.24.. .®. .2222®. , 22 . - -, , . 22, 22,222. . ..2- . - . . 2 -. - ,. ,.24. . ., - . , . , , - . ,. . . , . . . . . , . , , , . . . . , . . . . ..- . . 24, -. ,.2,.. , . . , , , , , , . , . ,, - ~. .. , ,. . . - -.. . . . ., ,2.. . . ~. . °.. . - 2 . , . . ,2-- .. . .2 . . . ..- . . . 2 “”. 2 . , , “ ” . , .2. 2 “”22, . , - , , . . .. . .2. . , , . ~,- ° - ,2, “” , “”. . , ,,2- , , , , , , , , 2 . . , , , 2 , , , , . . . , ° . +2.+22.. , . .+22, . ,+2, . , - 2+2 +2.. “ ” , . , . . ,, .2,2. . - - - - - - ..2 2- - - - - . . . - - - . -. . - . . , “”.. , . , . - .2.. - - , . , , , . , , , 2-2-2- -2- . 22,2.2- - . 22 2- . , . . , , , . , , , , , . ,- , , .. . , , ,.,, , , . , , . - - , , , , , , , . . .. . . , “ ” , . , . .. . ,2 2, , . . , - .. .2. .. . . - - . , , - . ,2- , , 2-2- .2- , . . , , , . -, , , . -, ., . , - , , , .. - - - -. . , -- .- , , ,. , , ,.-2-- -2- . . , ,- - , . - -. - , - - , ..,, 2- - - - .2- -- --- - . .2- . , -2- . - -. - -, . .,2- . ,2- , .- .- .2- -- - . - , , .- ., , , ., , . , , , -.2- 2. --2, . 2, - , , ..2-- . .- . -2, -2 2- - .2- - .., , , - , --2-. -. ,. , - , ,. , , -. -2- . - . , , - . - . , , - , . , , , . . -, , ,2. ,- - . , , - - ,, - , -. . - ,2- ,- , 2 ,2-.2,,2 2.2,2 2 2, -2.22.2 -, .+2. , , , , - - , - - . , . , , - - , - - - - , , -. - ., , , , , , , , , , , , , , , , , , ,, , ,, ,, ,, , , , , , , , ,, , , , , , , , , , , , , , . , , , , . - -, -- - , ,, ,, ,, , ,, - ,, ,- , , , , , , - - , , , , , , - , , , , , , , ,, , ,, , , , , , , - , , , - -- , ,- , ,- , , , , , - , , , , , - ,, , , , , , , , , , , - , , , , , , , - , , , , , , , , , , - , ,, , , , , , , , , , , - , , , , , , ,, , , , , ,, ,, , , , ,, , , , , , , , , , , ,, ,,, , , , , , ,, , , , , ,, , , , , , , , , , , . , , , . , -, - - , - , - - - ,, - - , , , , , , , , , , , , , , , , , , - , , . . , , - , , ,, , , , , , . , . . -, . , , , - . - ,, ,., , , ,, , , , , , , , , , . , . , , , , ,, , , - , ,, , , , - , , , , . , , -, . . . , , , -,, , , , , , , , ,, ,, , , , , ,, ,, ,, , , , , , , , , , , , , ,, , , ,, , , , ,, , . , , , , . - -, -- - , , , , , , ,,- , , , , , - , , , , , , - - , , , , , , - , , , , , , , , ,, ,, , , , , , , , , - , - , - , -- , - , , , , , , - , , , , , ,, - , , , , , , , , , - , , , , , , , , , , - , , , , , , , , - , ,, , , , , , , , , , - , , , , , , , ,, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,, , , , ,, , , ,, , ,, ,, , , , , , , , , , , , , ,. , , , , . , -, , . . , -, . ., - -, - - - - - - - - - - - - . - . , , -,, ., . -, . . ,- - , , . , . , , , , , , ,, , , , , . , , , . . , .. -, ,, ,. , ,, , , ,, , , , , , ,, , . . -. - . . - , . - , ,, , , , , , , , , ,, . , , , . , - ,, , , ., . , .- - . , , , , , , . - , . ,- , , , . , , ,, - , , , - - . - , ,, - , - , . - , . , , , , ., - . - , , , ,, , , , , . - . , . , . - , .. , - , , , . - . , , , , . , . -, -, , . , - , . ,- . . - , , , . - . , , , . , , . - . , . , - , -, . - . , , .. - , -, . - . . , . - , -, , , . . - , . -. -, , , , . - , . . , , . 2- - -2 2-- 2- -2-22- 2-2- -2-,2- - . - , . -. - . , - - - – - , - .- . , ., -,2-. ., ., ., ., ., ., ., - ., ., .,, . ,2, ., , ., , , , . , , -.,.2- . , , - . 2- , , , 2--2, -2,-,- , -, , 2- , , - 2,2. ,, , 2- . -, ,- -- -, ,-- -- ,- -,- , , , - -- , , ,, . , - ,- ., ,- ,, --,- - - ,,- ,-- , .., 2- .., .., , , , , - , , , , - , , - 4 . - . -, .-. ., - , - , ., .. - , . -,2- ,2- -- -- - -- , ,- . , , -. 2- , ,,, , , ., , , -. ,,2- .2. , .2- - -, -22 2- *2, ,2 2, . -. -, 2 . - , . - . .2, - , .2. -2- .2. ,, - -, .2. - , . .

Claims

. , , , , – , – . – – . , – . – . , , – – , – , – – – , – – ,,– – – – . . , , , , , , ,, , , , ,, , ,, , ,, ,, ,, ,, ,. , ,. , - , - ,, ,, , , - , , , , , , , , , , , , , , , , ,, , , , , , , , , . , ,. , , , , , ,, ,, ,, ,,, , , , , , , . , , -., , , , ,, , , , , . ,, ,. . . , , , , , , , , , , , , , . , . , ,, . , , . - , , , – , –, , , ,, ,, ,,, .,. -, , , , , , . . - ,, , ,, - , , , -, -,.,-,. - , , , , - , , - .. - , , , , , , . . - , - , , , , , , ., ,. ,- , , . . - , , ,, ,, . . - ,, , , , ..2- , - 22- 2-2- - -2- -2 2-2- 2-- - ,2- - , ,, – , –, , , ,, ,, ,,, .,