Thế hệ và đặc trưng của β‐galactosidase trong các viên hydrogel đảo ngược nhiệt

β‐Galactosidase đã được cố định trong các viên hydrogel có khả năng đảo ngược nhiệt và đã được nghiên cứu trong các hệ thống phản ứng lô và phản ứng giàn. Enzyme đã được giữ lại trong một hydrogel copolymer của N-isopropylacrylamide (NIPAAm) và acrylamide (AAm) khi các viên được hình thành trong quá trình polymer hóa ngược. Sự giãn nở và co lại có thể đảo ngược của ma trận hydrogel đã được kích thích bằng cách làm ấm và sau đó làm lạnh qua 37–40°C, đây là nhiệt độ phân giải quan trọng thấp hơn, LCST, của copolymer xương sống. Nhiệt độ tối ưu cho hoạt tính tối đa của hệ thống enzyme cố định-viên gel được tìm thấy là 30–35°C trong chế độ lô và 40°C trong phản ứng giàn, cả hai đều thấp hơn 50°C, nhiệt độ tối ưu cho enzyme tự do. Những khác biệt này có thể hiểu được, vì tỷ lệ chuyển khối của chất nền và sản phẩm trong các lỗ của ma trận gel chủ yếu được kiểm soát bởi nhiệt độ, do đó nhiệt độ sẽ điều khiển hoạt động tổng thể của hệ enzyme cố định. Cũng được phát hiện rằng khi nhiệt độ hoạt động trong phản ứng giàn được vòng giữa các nhiệt độ dưới (35°C) và cao (45°C) LCST của gel copolymer, hoạt động của enzyme cố định gần như hoàn toàn phục hồi sau mỗi chu kỳ. Thực tế, hệ thống enzyme-gel đã thể hiện sự “dừng hoạt động” hoàn toàn ở 50°C, đây là nhiệt độ mà enzyme tự do thể hiện hoạt động tối đa. Hoạt động chu kỳ nhiệt của các viên gel enzyme-LCST có thể được sử dụng để tăng cường hoạt động tổng thể và năng suất của phản ứng giàn, khi so với hoạt động đẳng nhiệt của phản ứng này. Điều này là do hiện tượng “bơm” do nhiệt sinh ra, tăng cường tỷ lệ chuyển khối của chất nền vào và sản phẩm ra khỏi các viên gel.