La investigación es un paso hacia la integración de enzimas en la infraestructura actual de la industria química. Crédito:Universidad de Bath
El poder de la naturaleza pronto podría utilizarse para crear materiales cotidianos como pinturas, cosméticos y productos farmacéuticos de una manera mucho más respetuosa con el medio ambiente, gracias a un nuevo avance de los científicos.
El equipo internacional, con la participación del Dr. Simon Freakley del Centro de Tecnologías Químicas Sostenibles de la Universidad de Bath, ha desbloqueado con éxito las capacidades catalíticas de las enzimas extraídas de los hongos al crear las condiciones perfectas necesarias para que funcionen.
Esto podría conducir a formas más ecológicas de crear una gran cantidad de productos químicos industriales de una manera mucho más eficiente. combinando la enzima con un catalizador heterogéneo y produciendo solo agua como subproducto de la reacción.
La catálisis es el proceso de aumentar la velocidad de una reacción química mediante la adición de una sustancia conocida como catalizador.
Los catalizadores se utilizan ampliamente en la industria para producir productos de una manera mucho más rápida y eficiente. con el mercado global de catálisis valorado en más de $ 25 mil millones.
Sin embargo, los científicos están constantemente buscando nuevos catalizadores potenciales y, a menudo, buscan inspiración en la naturaleza. Enzimas que se sabe que catalizan numerosos tipos de reacciones bioquímicas, no tienen rival cuando se trata de acelerar reacciones químicas en condiciones suaves y han sido candidatos obvios durante mucho tiempo.
De particular interés para los científicos son las enzimas conocidas como peroxigenasas que se derivan de hongos, entre otros organismos.
Para funcionar eficazmente cuando se utiliza en la industria, las enzimas necesitan un suministro constante de oxidante, que para las peroxigenasas generalmente se obtiene a partir del peróxido de hidrógeno (H 2 O 2 ).
El h 2 O 2 sí mismo a menudo es proporcionado por otro catalizador de apoyo, con los enfoques actuales que utilizan sistemas enzimáticos adicionales, pero esto a menudo da como resultado mezclas de reacción complicadas.
Un nuevo enfoque ha sido combinar hidrógeno (H 2 ) y oxígeno (O 2 ) directamente para producir el H 2 O 2 ; sin embargo, los catalizadores específicos utilizados para este tipo de reacción funcionan en condiciones muy duras que no gustan a las enzimas.
Como tal, esto ha supuesto un gran obstáculo para los científicos que intentan maximizar el potencial catalítico de las enzimas, ya que han encontrado difícil desarrollar catalizadores de apoyo que puedan operar en el entorno ideal de una enzima sin causar daño a la propia enzima.
En su nuevo estudio, publicado en la revista Comunicaciones de la naturaleza , El equipo ha desarrollado con éxito un catalizador hecho de nanopartículas de oro y paladio que pueden producir un flujo constante de H 2 O 2 a la enzima en condiciones mucho más benignas. Este es consumido por la enzima en el mismo recipiente de reacción para realizar la transformación química, dando como resultado solo agua como subproducto de todo el proceso catalítico combinado.
El autor principal, el Dr. Freakley, dijo:"Nuestro catalizador puede producir la cantidad justa de H 2 O 2 para que la enzima impulse todo el proceso en condiciones suaves. Estas transformaciones requerirían condiciones mucho más duras si se usaran solo catalizadores heterogéneos tradicionales.
"Demostramos que la H 2 O 2 es consumido por la enzima para oxidar una variedad de moléculas orgánicas con alta selectividad.
"Este es un paso extremadamente importante hacia la utilización del poder de las enzimas para crear una variedad de moléculas, desde productos básicos hasta productos químicos finos, de una forma mucho más ecológica y eficaz. Mostrando la posibilidad de que los biocatalizadores se puedan integrar en la infraestructura química actual ".
