A pesquisa é um passo em direção à integração de enzimas na infraestrutura atual da indústria química. Crédito:University of Bath
O poder da natureza poderá em breve ser usado para criar materiais do dia-a-dia, como tintas, cosméticos e farmacêuticos de uma forma muito mais ecológica, graças a um novo avanço dos cientistas.
A equipe internacional, envolvendo o Dr. Simon Freakley do Centro de Tecnologias Químicas Sustentáveis da Universidade de Bath, desbloqueou com sucesso as habilidades catalíticas de enzimas retiradas de fungos, criando as condições perfeitas necessárias para que funcionem.
Isso poderia levar a maneiras mais ecológicas de criar uma série de produtos químicos industriais de uma forma muito mais eficiente, combinando a enzima com um catalisador heterogêneo e produzindo apenas água como subproduto da reação.
Catálise é o processo de aumentar a taxa de uma reação química pela adição de uma substância conhecida como catalisador.
Os catalisadores são amplamente usados na indústria para produzir produtos de uma forma muito mais rápida e eficiente, com o mercado global de catálise avaliado em mais de US $ 25 bilhões.
No entanto, os cientistas estão constantemente à procura de novos catalisadores em potencial e muitas vezes buscam inspiração na natureza. Enzimas, que são conhecidos por catalisar vários tipos de reação bioquímica, são incomparáveis quando se trata de acelerar reações químicas em condições moderadas e há muito são candidatos óbvios.
De particular interesse para os cientistas são as enzimas conhecidas como peroxigenases, que são derivadas de fungos, entre outros organismos.
Para funcionar de forma eficaz quando usado na indústria, as enzimas precisam de um suprimento constante de oxidante, que para peroxigenases é geralmente fornecida a partir de peróxido de hidrogênio (H 2 O 2 )
O H 2 O 2 em si é frequentemente fornecido por outro catalisador de suporte, com as abordagens atuais usando sistemas enzimáticos adicionais, mas isso geralmente resulta em misturas de reação complicadas.
Uma nova abordagem foi combinar hidrogênio (H 2 ) e oxigênio (O 2 ) diretamente para produzir o H 2 O 2 ; Contudo, os catalisadores específicos usados para esse tipo de reação funcionam em condições muito adversas, das quais as enzimas não gostam.
Como tal, isso representou um grande obstáculo para os cientistas que tentam maximizar o potencial catalítico das enzimas, pois eles acharam difícil desenvolver catalisadores de suporte que possam operar no ambiente ideal de uma enzima sem causar danos à própria enzima.
Em seu novo estudo, publicado no jornal Nature Communications , a equipe desenvolveu com sucesso um catalisador feito de nanopartículas de ouro e paládio que pode produzir um fluxo constante de H 2 O 2 à enzima em condições muito mais benignas. Este é consumido pela enzima no mesmo vaso de reação para realizar a transformação química, resultando em apenas água como um subproduto de todo o processo catalítico combinado.
O autor principal, Dr. Freakley, disse:"Nosso catalisador pode produzir apenas a quantidade certa de H 2 O 2 para que a enzima conduza todo o processo em condições moderadas. Essas transformações exigiriam condições muito mais severas se fossem usados apenas os catalisadores heterogêneos tradicionais.
“Mostramos que o H 2 O 2 é consumido pela enzima para oxidar uma variedade de moléculas orgânicas com alta seletividade.
"Este é um passo extremamente significativo para utilizar o poder das enzimas para criar uma gama de moléculas, de commodities a produtos químicos finos, de uma forma muito mais ecológica e eficiente. Mostrando a possibilidade de que os biocatalisadores possam ser integrados à infraestrutura química atual. "
