Creative Enzymes ist ein bedeutender Akteur auf dem globalen Markt für Enzym-Services. Wir sind auf Aktivitätsmessungen und kinetische Assays spezialisiert, insbesondere unter Einsatz von Lichtstreuungs-Assays. Als etablierter Dienstleister gilt Creative Enzymes als führend in der Entwicklung einzigartiger und konkurrenzloser bioanalytischer Dienstleistungen für verschiedene Enzyme und bedient damit die Anforderungen der pharmazeutischen, biotechnologischen und diagnostischen Industrie. Mit modernster Ausstattung und branchenführenden Technologien bieten wir unseren Kunden innovative, maßgeschneiderte Enzym-Services.

Enzyme werden sowohl in großtechnischen industriellen als auch in hochpräzisen biotechnologischen Prozessen breit eingesetzt. Eine gute Auslegung und der zuverlässige Betrieb dieser Prozesse beruhen auf hoher Effizienz und Langzeitstabilität des Enzyms, die von zahlreichen Parametern wie Temperatur, Ionenkonzentration und pH-Wert beeinflusst werden. Daher ist es wichtig, Enzymaktivitäten bereits in frühen Entwicklungsphasen sowie über den gesamten Produktionsprozess hinweg kontinuierlich zu prüfen und zu überwachen. Die Lichtstreuung ist ein häufig eingesetztes Verfahren zur Bestimmung von Enzymaktivität und -gehalt und zeichnet sich durch hohe Sensitivität und ein hohes Signal-Rausch-Verhältnis aus. Im Unterschied zur Absorptionsspektroskopie handelt es sich bei der Lichtstreuung um einen Streuprozess, bei dem Licht als sich ausbreitende Energie gestreut wird. Lichtstreuung kann als Ablenkung eines Strahls von seinem geradlinigen Weg verstanden werden, z. B. durch Inhomogenitäten im Ausbreitungsmedium, Partikel oder an der Grenzfläche zwischen zwei Medien. Werden diese Inhomogenitäten als zufällig und hinreichend dicht betrachtet, sodass sich ihre Einzeleffekte im Mittel ausgleichen, wird diese Art der gestreuten Reflexion üblicherweise als diffuse Reflexion bezeichnet (Abbildung 1).

Abbildung 1: Mechanismen der diffusen Reflexion umfassen Oberflächenstreuung aufgrund von Rauheit sowie Untergrundstreuung durch interne Inhomogenitäten wie Korngrenzen in polykristallinen Festkörpern.

Eine gängige Unterscheidung in der Terminologie der Lichtstreuung ist die zwischen statischer Lichtstreuung (SLS) und dynamischer Lichtstreuung (DLS). Bei SLS ist die experimentelle Variable die zeitlich gemittelte Intensität des gestreuten Lichts, während bei DLS die Fluktuationen der Lichtintensität untersucht werden. Heute werden beide Techniken für Enzym-Assays eingesetzt. Der Assay verwendet substratbeschichtete kolloidale Partikel. Die allgemeine Methodik nutzt die Tatsache, dass nicht stabilisierte Partikel zur Aggregation neigen. Die Hydrolyse der Substratbeschichtung auf den Partikeln führt dazu, dass die Partikel instabil werden und folglich aggregieren. Die Aggregationsrate ist proportional zur Enzymkonzentration. Die initiale Disaggregationsreaktion ist der entscheidende Parameter und wird mittels Lichtstreuung überwacht. Die Aggregation der Partikel kann auch durch dynamische Streuung gemessen werden. Obwohl turbidimetrische Assays demselben Grundprinzip wie Lichtstreuungs-Assays folgen, weist die Turbidimetrie eine deutlich geringere Sensitivität und Reproduzierbarkeit auf.

• Dynamische Lichtstreuung für Enzym-Assays

DLS ist auch als quasielastische Lichtstreuung und Photonenkorrelationsspektroskopie bekannt. Sie wurde zur Analyse von Größe und Form von Makromolekülen eingesetzt und dient der Untersuchung verschiedener inter- und intramolekularer Wechselwirkungen, einschließlich Assoziation, Aggregation, Gelierung, Mizellbildung und molekularer Konformation, sowie der Auswirkungen zahlreicher Faktoren auf die Molekülstruktur. Die Methodik der dynamischen Lichtstreuung misst eine Photonen-Autokorrelationsfunktion, die initial durch eine einzelne Zerfallskonstante charakterisiert ist, deren Wert mit dem Diffusionskoeffizienten einzelner Partikel zusammenhängt. Sobald die Partikel einen Teil ihrer Substratbeschichtung verlieren, beginnen sie zu aggregieren, und die Substrat-Autokorrelationsfunktion zeigt eine zusätzliche Komponente mit einer langen zeitlichen Zerfallskonstante. Der Anteil der Komponente mit langem (langsamen) Zerfall korreliert mit der Menge des in die Lösung eingebrachten Enzyms. Bei den getesteten Enzymen liegt die ungefähre Nachweisgrenze im Mikrogramm-Bereich.

• Statische Lichtstreuung für Enzym-Assays

Die statische Lichtstreuung misst das Produkt aus gewichts­gemittelter molarer Masse und Konzentration von Makromolekülen in Lösung. Bei einer über die Messzeit konstanten Gesamtkonzentration einer oder mehrerer Spezies ist das Streusignal ein direktes Maß für die gewichts­gemittelte molare Masse der Lösung, die sich mit der Bildung oder Dissoziation von Komplexen verändert. Damit quantifiziert die Messung sowohl die Stöchiometrie der Komplexe als auch die Kinetik.

Abbildung 2: Hypothetische dynamische Lichtstreuung zweier Proben: größere Partikel oben und kleinere Partikel unten.

Creative Enzymes ist eines der wenigen Unternehmen, das Lichtstreuungs-Enzym-Assays gezielt entwickelt hat und intern durchführt. Durch die Prüfung einer breiten Palette von Enzymen hat Creative Enzymes umfangreiche Erfahrung aufgebaut und ist in der Lage, schnelle und hochwertige Enzymaktivitäts-Assays zur Unterstützung unterschiedlichster Forschungsarbeiten bereitzustellen. Wir engagieren uns konsequent für kundenorientierte Lösungen, um Forschende bei Screening, Entwicklung und Produktion von Enzymprodukten sowie enzymatischen Prozessen zu unterstützen.

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