Los investigadores han desarrollado un nuevo método que ayuda en el proceso de elaboración de compuestos valiosos mediante el uso de una combinación única de catalizadores.

Un estudio publicado en Naturaleza informó sobre un nuevo método catalítico que combina catalizadores enzimáticos con fotocatalizadores.

Huimin Zhao, Profesor de Ingeniería Química y Biomolecular y líder del tema de investigación Diseño de Biosistemas en el Instituto Carl R. Woese de Biología Genómica de la Universidad de Illinois, dirigió la investigación junto a John Hartwig, Profesor de Química en la Universidad de California, Berkeley, quien anteriormente fue profesor en la Universidad de Illinois y es colaborador de Zhao desde hace mucho tiempo. Los coautores incluyen a Yajie Wang, estudiante de posgrado en el departamento de ingeniería química y biomolecular de la Universidad de Illinois, y Zachary Litman, becario de investigación postdoctoral en la Universidad de Michigan.

Todos los organismos se basan en reacciones químicas para producir diversos productos naturales. Las reacciones químicas pueden ser causadas por varios catalizadores, como catalizadores enzimáticos o químicos.

Los científicos a menudo usan combinaciones de catalizadores enzimáticos y químicos para provocar reacciones que dan como resultado rendimientos más altos que los que se pueden lograr con enzimas solas. Los rendimientos más altos son beneficiosos cuando los científicos quieren utilizar estas reacciones para fabricar productos útiles como biocombustibles y productos farmacéuticos.

Pero combinar catalizadores enzimáticos y químicos es difícil de hacer:los dos catalizadores no son naturalmente compatibles; funcionan mejor en diferentes condiciones y temperaturas.

Viendo la necesidad de nuevos enfoques, Wang y Litman tuvieron una idea:combinar catálisis enzimática y fotocatálisis.

Fotocatálisis, que utiliza la luz para estimular una reacción química, es actualmente un área de investigación popular.

"Muchos investigadores han intentado desarrollar nuevos fotocatalizadores para diferentes reacciones, ", Dijo Zhao." Y la catálisis enzimática es un campo relativamente antiguo ".

Si bien la fotocatálisis y la catálisis enzimática se han estudiado por separado, pocos investigadores han reunido estos dos catalizadores.

El equipo estudió varias enzimas y fotocatalizadores y encontró un par que funciona en conjunto.

"Si utiliza un proceso impulsado por la luz en lugar de uno impulsado por el calor, entonces eso será compatible con las enzimas, "Dijo Hartwig.

No solo demostraron que los catalizadores enzimáticos y los fotocatalizadores se pueden combinar, pero que esta combinación también puede ser productiva. Su método fue capaz de crear algunos intermedios farmacéuticos activos (API) importantes para la producción de fármacos.

"(Esta investigación) sería muy útil para la química sintética, "Dijo Hartwig.

Zhao dijo que seguirán investigando en esta área como parte del Centro de Innovación Avanzada de Bioenergía y Bioproductos de Illinois (CABBI), una colaboración entre el Instituto Carl R. Woese de Biología Genómica y el Instituto de Sostenibilidad, Energía, y Medio Ambiente.

Uno de los objetivos de CABBI es diseñar sistemas biológicos que produzcan compuestos no naturales, que se puede utilizar para biocombustibles, combustibles para aviones, lubricantes y más.

Los investigadores esperan encontrar más combinaciones de fotocatalizadores y catalizadores enzimáticos para más reacciones químicas.

"Este es solo un primer ejemplo, ", Dijo Zhao." Queremos encontrar más sistemas quimioenzimáticos para diferentes tipos de reacciones ".

Zhao espera que esta investigación también inspire nuevos descubrimientos.

"Hay muchos fotocatalizadores nuevos para diferentes tipos de reacciones, y hay muchas enzimas, ", dijo." Así que puedo ver que esto estimulará a los investigadores a desarrollar nuevos sistemas que puedan combinar estos dos tipos de catalizadores para hacer una amplia variedad de compuestos útiles ".