Immobilized enzyme
ایک غیر متحرک انزائم ایک انزائم ہے، جس میں محدود نقل و حرکت ہوتی ہے، جو ایک غیر فعال، اگھلنشیل مواد سے منسلک ہوتا ہے-جیسے کیلشیم الگینیٹ (کیلشیم کلورائد کے ساتھ سوڈیم الگینیٹ کے محلول اور انزائم کے محلول کے مرکب سے پیدا ہوتا ہے)۔ یہ پی ایچ یا درجہ حرارت جیسے حالات میں ہونے والی تبدیلیوں کے خلاف مزاحمت میں اضافہ کر سکتا ہے۔ یہ انزائموں کو پورے رد عمل کے دوران اپنی جگہ پر رکھنے کی بھی اجازت دیتا ہے، جس کے بعد وہ آسانی سے مصنوعات سے الگ ہو جاتے ہیں اور انہیں دوبارہ استعمال کیا جا سکتا ہے-یہ ایک بہت زیادہ موثر عمل ہے اور اسی طرح صنعت میں انزائم اتپریرک رد عمل کے لیے بڑے پیمانے پر استعمال ہوتا ہے۔ انزائم امبوبلائزیشن کا ایک متبادل پورے سیل امبوبلائزیشن ہے۔ متحرک انزائموں کو آسانی سے سنبھالا جا سکتا ہے، صرف ان کی مصنوعات سے الگ کیا جا سکتا ہے، اور دوبارہ استعمال کیا جا سکتا ہے۔ انزائم حیاتیاتی اتپریرک ہوتے ہیں جو خلیوں میں کیمیائی تعاملات کو بڑھانے میں مستقل طور پر تبدیل کیے بغیر، ضائع کیے بغیر، اور نہ ہی کیمیائی تعاملات کے توازن کے نقصان کے نتیجے میں اہم کردار ادا کرتے ہیں۔ اگرچہ انزائموں کی خصوصیات انتہائی منفرد ہیں، لیکن صنعت میں ان کی افادیت دوبارہ استعمال کی کمی، استحکام اور پیداوار کی زیادہ لاگت کی وجہ سے محدود ہے۔ تاریخ پہلا مصنوعی غیر متحرک انزائم 1950 کی دہائی میں بنایا گیا تھا، جو پولیمرک میٹرکس میں انزائم کو شامل کرکے یا کیریئر مادوں پر باندھ کر انجام دیا گیا تھا۔ کراس لنکنگ کا طریقہ کار بھی صرف پروٹین کو کراس لنک کرکے یا غیر فعال مواد کے اضافے کے ساتھ لاگو کیا گیا تھا۔ پچھلی دہائی کے دوران متحرک کرنے کے مختلف طریقے تیار کیے گئے ہیں۔ مثال کے طور پر انزائم کو پہلے سے ترکیب شدہ کیریئر مواد سے جوڑنا اب تک کا سب سے زیادہ ترجیحی طریقہ ہے۔ نئے طور پر، انزائم کے کرسٹل کو کراس لنک کرنے کے طریقہ کار کو بھی ایک دلچسپ متبادل سمجھا جاتا ہے۔ غیر متحرک انزائموں کے استعمال کی شرح مسلسل بڑھ رہی ہے۔ غور و فکر کسی بھی قسم کی متحرک کرنے کی تکنیک کو انجام دینے سے پہلے، کچھ عوامل کو ذہن میں رکھنا چاہیے۔ متحرک ہونے کے بعد انزائم پر کیمیائی اور جسمانی اثرات کو سمجھنا ضروری ہے۔ اینزائم کے استحکام اور حرکی خصوصیات کو اینٹرپمنٹ کے بعد انزائم کے مائیکرو انوائرمنٹ کے حالات میں ہونے والی تبدیلیوں کی وجہ سے تبدیل کیا جا سکتا ہے، مثال کے طور پر مواد کے منسلک ہونے، یا انزائیمیٹک اعمال کی مصنوعات کی حمایت کرتا ہے۔ مزید برآں، ایک فعال انزائم رکھنے کے لیے متحرک ہونے سے پہلے انزائم کی ترتیری ساخت کو برقرار رکھنے پر غور کرنا ضروری ہے۔ اسی طرح، انزائم کی فعالیت کے لیے ایک اور اہم مقام ایکٹیو سائٹ ہے، جسے اس وقت بھی برقرار رکھنا چاہیے جب انزائم کو متحرک کرنے کے لیے کسی سطح سے منسلک کیا جا رہا ہو، سطح/مواد کے منسلک ہونے کے لیے ایک انتخابی طریقہ ہونا ضروری ہے تاکہ کسی غیر متحرک، لیکن غیر فعال انزائم کے ساتھ ختم نہ ہو۔ نتیجتا، فنکشنل امبوبلائزڈ انزائمز کی پیداوار کے لیے تین بنیادی عوامل پر غور کیا جانا چاہیے: امبوبلائزیشن انتخاب، حالات اور امبوبلائزیشن کے طریقوں کی حمایت کرتی ہے۔ سپورٹ کا انتخاب کسی معاون مواد کے مثالی ہونے کے لیے، اسے ہائیڈروفیلک، انزائموں کی طرف غیر فعال، بائیو مطابقت پذیر، مائکروبیل اٹیک اور کمپریشن مزاحم ہونا چاہیے، اور سستی ہونا چاہیے۔ معاون مواد نامیاتی یا غیر نامیاتی، مصنوعی یا قدرتی (ساخت پر منحصر ہے) ہو سکتا ہے، کیونکہ وہ آخر میں بائیو میٹریل اقسام ہیں۔ تمام انزائموں کو متحرک کرنے کے لیے استعمال ہونے والا کوئی عالمگیر قسم کا معاون مواد نہیں ہے۔ تاہم، کچھ عام طور پر استعمال ہونے والے سپورٹ ہیں جیسے سلیکا پر مبنی کیریئر، ایکریلک رال، مصنوعی پولیمر، فعال جھلی اور ایکسچینج رال۔ خود موبلائزیشن کے عمل سے پہلے سب سے مشکل عمل میں سے ایک، معاون مواد کا انتخاب ہے کیونکہ یہ انزائم کی قسم، میڈیا کے رد عمل، ہائیڈرو ڈائنامک کی حفاظتی پالیسی اور رد عمل کے حالات پر منحصر ہے۔ چونکہ مختلف قسم کی سپورٹ مختلف جسمانی اور کیمیائی خصوصیات اور خصوصیات دیتی ہیں، جو انزائم فنکشن کو متاثر کرتی ہیں، جیسے: ہائیڈروفیلسیٹی/ہائیڈروفوبیسیٹی، سطح کی کیمسٹری، اور سوراخ کا سائز۔ طریقے انزائیمز کو جسمانی، یا کیمیائی طریقوں سے متحرک کیا جا سکتا ہے جن میں شامل ہیں: فزیکل ایڈسورپشن ریورسیبل امبوبلائزیشن کے لیے ایک سیدھا سیدھا طریقہ ہے، جس میں انزائیمز کو کسی معاون مادے پر جسمانی طور پر جذب یا منسلک کیا جاتا ہے۔ جذب کمزور غیر مخصوص قوتوں، جیسے وین ڈیر والز، ہائیڈروجن بانڈز، اور ہائیڈروفوبک تعاملات کے ذریعے ہو سکتا ہے، جبکہ آئنک بانڈنگ میں انزائم نمک کے روابط سے جڑے ہوتے ہیں۔ شیشے، الگنیٹ موتیوں یا میٹرکس پر جذب: انزائم ایک غیر فعال مواد کے باہر سے منسلک ہوتا ہے۔ عام طور پر، یہ طریقہ یہاں درج کردہ طریقوں میں سب سے سست ہے۔ چونکہ جذب ایک کیمیائی رد عمل نہیں ہے، اس لیے متحرک انزائم کی فعال جگہ کو میٹرکس یا مالا کے ذریعے بلاک کیا جا سکتا ہے، جس سے انزائم کی سرگرمی بہت کم ہو جاتی ہے۔ انٹریپمنٹ یہ ایک ناقابل واپسی فزیکل امبوبلائزیشن تکنیک ہے جسے کسی مخصوص علاقے/جگہ میں انزائم کی فزیکل پابندی سمجھا جا سکتا ہے۔ یہ مکینیکل استحکام کو بڑھانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے اور انزائموں کے لیچنگ کے واقعات کو کم کرنے کے لیے بھی استعمال کیا جا سکتا ہے۔ چونکہ اس عمل میں انزائم معاون ریشوں/جالی کے پولیمر/مواد کے ساتھ کیمیائی طور پر تعامل نہیں کرتا ہے، اس لیے یہ وقت کے ساتھ انحطاط سے محفوظ رہتا ہے۔ بنیادی طور پر، انزائم اگھلنشیل موتیوں یا مائکروسفیئرز، جیسے کیلشیم الگینیٹ موتیوں میں پھنس جاتا ہے۔ تاہم، یہ اگھلنشیل مادے سبسٹریٹ کی آمد اور مصنوعات کے باہر نکلنے میں رکاوٹ بنتے ہیں۔ کیمیائی کراس لنکنگ کراس لنکج: ایک اور ناقابل واپسی طریقہ جس میں انزائم مالیکیولز کے منسلک ہونے کے لیے معاون مواد کی ضرورت نہیں ہوتی ہے۔ اس تکنیک میں، انزائموں کے مالیکیولز کو تقریبا صرف انزائم پر مشتمل میٹرکس بنانے کے لیے ایک دوسرے سے باہمی طور پر جڑا جاتا ہے۔ رد عمل اس بات کو یقینی بناتا ہے کہ بائنڈنگ سائٹ انزائم کی فعال سائٹ کا احاطہ نہیں کرتی ہے، انزائم کی سرگرمی صرف عدم استحکام سے متاثر ہوتی ہے۔ تاہم، کوولینٹ بانڈز کی بے لچک کیمو جذب شدہ خود جمع شدہ مونو لیئرز کے ذریعہ ظاہر کردہ خود شفا یابی کی خصوصیات کو روکتی ہے۔ پولی (ایتھلین گلائکول) جیسے سپیسر مالیکیول کا استعمال اس صورت میں سبسٹریٹ کے ذریعے سٹیرک رکاوٹ کو کم کرنے میں مدد کرتا ہے۔ کوولینٹ بانڈنگ انزائم ایک اگھلنشیل سپورٹ (جیسے سلیکا جیل یا میکروپورس پولیمر موتیوں کے ساتھ ایپوکسائڈ گروپس) کے ساتھ کوولینٹ طور پر جڑا ہوتا ہے۔ یہ نقطہ نظر سب سے مضبوط انزائم/سپورٹ انٹرایکشن فراہم کرتا ہے، اور اس طرح اتپریرک کے دوران سب سے کم پروٹین کا رساو ہوتا ہے۔ انزائم کے باہمی طور پر جڑے ہونے کی سرگرمی کئی عوامل پر منحصر ہوتی ہے جن میں شامل ہیں: کیریئر میٹریل کی شکل اور سائز، جوڑے کے طریقہ کار کی قسم، کیریئر میٹریل کی ساخت اور جوڑے کے خصوصی حالات۔ وابستگی-ٹیگ بائنڈنگ: ایک متحرک کرنے کا طریقہ ہے جو جسمانی اور کیمیائی طریقوں کو یکجا کرتا ہے جہاں انزائموں کو کسی سطح پر متحرک کیا جا سکتا ہے، جیسے۔ غیر ہم آہنگ یا ہم آہنگ پروٹین ٹیگز کا استعمال کرتے ہوئے سوراخ دار مواد میں۔ یہ ٹیکنالوجی پروٹین صاف کرنے کے مقاصد کے لیے قائم کی گئی ہے۔ یہ تکنیک عام طور پر قابل اطلاق ہے، اور اس کے نتیجے میں خالص تیاری کے ساتھ پہلے سے انزائم کی صفائی کے بغیر انجام دیا جا سکتا ہے۔ سوراخ دار شیشہ اور اس کے مشتقات استعمال کیے جاتے ہیں، جہاں سوراخ دار سطح کو ہائیڈروفوبیسیٹی کے لحاظ سے زیر بحث انزائم کے مطابق ڈھالا جا سکتا ہے۔ بے ترتیب بمقابلہ سائٹ سے چلنے والے بائیوٹیکنالوجیکل اہمیت کے متعدد انزائموں کو بے ترتیب ملٹی پوائنٹ منسلک کے ذریعے مختلف معاونین (غیر نامیاتی، نامیاتی، جامع اور نینو میٹریل) پر متحرک کیا گیا ہے۔ تاہم، بے ترتیب کیمیائی ترمیم کے ذریعے متحرک ہونے کے نتیجے میں ایک متنوع پروٹین کی آبادی ہوتی ہے جہاں پروٹین میں موجود ایک سے زیادہ سائیڈ چینز (امینو، کاربوکسیل، تھائول وغیرہ) فعال سائٹ تک سبسٹریٹ تک رسائی کی پابندی کی وجہ سے سرگرمی میں ممکنہ کمی کے ساتھ سپورٹ سے منسلک ہوتے ہیں۔ اس کے برعکس، سائٹ ڈائریکٹڈ انزائم امبوبلائزیشن میں، سپورٹ کو فعال سائٹ سے دور پروٹین مالیکیول میں ایک مخصوص امینو ایسڈ (عام طور پر این-یا سی-ٹرمینی) سے جوڑا جا سکتا ہے۔ اس طرح سبسٹریٹ کی فعال سائٹ تک مفت رسائی کی وجہ سے زیادہ سے زیادہ انزائم کی سرگرمی برقرار رہتی ہے۔ یہ حکمت عملی بنیادی طور پر کیمیائی ہیں لیکن سپورٹ اور انزائم پر فنکشنل گروپس (جو پروٹین میں موجود نہیں ہیں) پیدا کرنے کے لیے اضافی طور پر جینیاتی اور انزیمیٹک طریقوں کی ضرورت پڑ سکتی ہے۔ ایس ڈی سی ایم طریقہ کار کا انتخاب بہت سے عوامل پر منحصر ہے، جیسے کہ انزائم کی قسم (کم مستحکم سائیکروفیلک، یا زیادہ مستحکم تھرموفیلک ہومولوگ)، انزائم کا پی ایچ استحکام، ریجینٹ میں این-یا سی-ٹرمینی کی دستیابی، انزائم کی سرگرمی کے ساتھ انزائم ٹرمینس کی عدم مداخلت، اتپریرک امینو ایسڈ کے باقیات کی قسم، دستیابی، قیمت اور ریجینٹس کی تیاری میں آسانی۔ مثال کے طور پر، سپورٹ اور انزائم پر تکمیلی کلک کرنے کے قابل فعالیتوں (الکین اور ایزائڈ) کی نسل سائٹ سے چلنے والی کیمیائی ترمیم کے ذریعے انزائموں کو متحرک کرنے کا سب سے آسان طریقہ ہے۔ سبسٹریٹ امبوبلائزیشن انزائموں کے ساتھ مل کر امبوبلائزیشن کے نقطہ نظر کا ایک اور وسیع پیمانے پر استعمال شدہ اطلاق امبوبلائزڈ سبسٹریٹس پر انزیمیٹک رد عمل رہا ہے۔ یہ نقطہ نظر انزائم کی سرگرمیوں کے تجزیے کو آسان بناتا ہے اور انزائموں کی کارکردگی کی نقل کرتا ہے۔ خلیوں کی دیواریں۔ تجارتی استعمال امبوبلائزڈ انزائمز کے اہم استعمال ہوتے ہیں کیونکہ وہ لاگت کو کم کرتے ہیں اور ان کے اتپریرک رد عمل کے نتائج کو بہتر بناتے ہیں۔ فوائد میں شامل ہیں: سہولت پروٹین کی کم مقدار رد عمل میں تحلیل ہو جاتی ہے، اس لیے ورزش بہت آسان ہو سکتی ہے۔ تکمیل کے بعد، رد عمل کے مرکب میں عام طور پر صرف سالوینٹ اور رد عمل کی مصنوعات ہوتی ہیں۔ معیشت متحرک انزائم کو رد عمل سے آسانی سے ہٹا دیا جاتا ہے جس سے بائیو کیٹالسٹ کو ری سائیکل کرنا آسان ہو جاتا ہے۔ یہ خاص طور پر لییکٹوز فری دودھ کی تیاری جیسے عمل میں مفید ہے، کیونکہ دودھ کو ایک کنٹینر سے نکالا جا سکتا ہے جس سے انزائم (لییکٹاز) اگلے بیچ کے لیے تیار رہ جاتا ہے۔ استحکام متحرک انزائموں میں عام طور پر انزائم کی گھلنشیل شکل سے زیادہ تھرمل اور آپریشنل استحکام ہوتا ہے۔ ماضی میں، حیاتیاتی دھونے کے پاؤڈر اور ڈٹرجنٹ میں بہت سے پروٹیز اور لیپیز ہوتے تھے جو گندگی کو توڑ دیتے تھے۔ تاہم، جب صفائی کی مصنوعات انسانی جلد سے رابطہ کرتی ہیں، تو ان سے الرجی پیدا ہوتی ہے۔ یہی وجہ ہے کہ بہت سے استعمال کے شعبوں کے لیے انزائموں کو متحرک کرنا اہم ہے۔ متحرک انزائم مختلف ایپلی کیشنز میں استعمال ہوتے ہیں جن میں شامل ہیں: خوراک، کیمیائی، دواسازی، اور طبی صنعت۔ مثال کے طور پر کھانے کی صنعت میں، امبوبلائزڈ انزائمز کو کئی قسم کے صفر کیلوری والے مٹھائیوں کی تیاری کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، مثال کے طور پر ایلولوز فرکٹوز کا ایک ایپیمر ہے، جو ساختی طور پر مختلف ہے، جس کے نتیجے میں جب اسے کھایا جاتا ہے تو یہ انسانی جسم کے ذریعے جذب نہیں ہوتا ہے۔ متحرک انزیم پر مبنی مٹھائیوں کی ایک اور مثال میں شامل ہیں: ٹیگاٹوز (متحرک β-گیلیکٹوسیڈیز)۔ کیمیائی (کاسمیٹکس) صنعت میں بھی، غیر متحرک کیل بی انزائم کا استعمال کرتے ہوئے غیر متحرک ایسٹرز کی تیاری کے لیے غیر متحرک انزائم استعمال کیے جاتے ہیں۔ اس طرح کا طریقہ استعمال کرنے والی پہلی کمپنی 2000 میں ایونک کمپنی ہے۔ انزائم لیپیز-کیل بی اپنی غیر متحرک حالت میں دراصل اوڈاناکیٹب، اور سوفوسبوویر کی پیداوار کے لیے دیگر دواسازی کے استعمال میں استعمال ہوتا ہے۔ حوالہ جات نامیاتی کیمسٹری سٹیریو کیمسٹری صنعتی انزائم