Especialistas da Universidade de Nottingham criaram um circuito autossustentável de reações que é um método mais ecológico e eficiente de produção química.

Em seu artigo, a conversão auto-sustentada de aminas em álcoois em reações contínuas, mediada por multienzimas de ciclo fechado, publicado em Catálise Natural , As Drs. Francesca Paradisi e Martina Contente, da University of Nottingham, produzem produtos químicos de maneira mais eficiente por meio de um conjunto de reações em loop usando enzimas em fluxo.

As reações reduzem o desperdício ambiental, são autossustentáveis ​​e produzem qualidades superiores do produto final.

Enzimas em fluxo, usado como uma série de 'colunas' embaladas com enzimas imobilizadas e uma solução transportadora, flui os reagentes para dentro e os produtos para fora com taxas de reação muito mais rápidas do que em reações de lote normais.

Dr. Paradisi, Professor Associado em Biocatálise e Engenharia Enzimática na Escola de Química, explicou que a água é freqüentemente usada como o meio no qual as reações químicas mediadas por enzimas podem ocorrer, mas há um problema no descarte dos resíduos no final do processo.

Ela disse:"Sua água está agora um tanto contaminada com moléculas químicas que derivam da complexa transformação que ocorreu, portanto, despejá-lo no ralo não é ecologicamente correto. Lidar com água contaminada pode ser muito caro.

“Com o circuito que criamos, a água é reciclada, os subprodutos gerados são continuamente removidos e recuperados ao longo do processo, e a água limpa é novamente usada como um transportador para os reagentes na reação. "

A cadeia de reações foi criada em um loop que se autoperpetua e significa que os produtos são criados, purificado, e isolados sem a necessidade de intervenção manual em cada etapa do processo.

"Imagine que você tem uma torneira que, em seu fluxo de água, produz produtos valiosos entre os menos valiosos. Imagine que você tem uma peneira que filtra o produto que deseja ", disse o Dr. Paradisi.

"Então imagine se esta torneira pudesse ser montada em uma fonte de reciclagem de água, agora você sabe que a água e os produtos menos valiosos (que ainda são valiosos) nunca se perdem, eles apenas agem como portadores de moléculas valiosas.

"Isso não só aumenta a eficiência e economiza tempo, ele cria um sistema de desperdício zero. Também descobrimos que trabalhar dessa maneira significava que os rendimentos de alguns produtos "difíceis de fazer" de alto valor também eram muito mais altos do que para as reações químicas tradicionais - em mais de 20 vezes. "

Na pesquisa, que foi financiado por meio de uma bolsa do Conselho de Pesquisa em Biotecnologia e Ciências Biológicas, o par usava aminas produzidas naturalmente no corpo, como a dopamina, triptamina e histaminas. Eles então usaram o ciclo de reações para convertê-los em álcoois, como o 4-hidroxitirosol, que é um antioxidante e normalmente mais difícil de produzir.

Dr. Paradisi disse:"Esses álcoois são muito procurados na criação de produtos farmacêuticos, aditivos alimentares, para criar perfumes e aromas e são difíceis e muito caros de produzir. As estratégias químicas tradicionais podem exigir até duas semanas para produzir um rendimento de 5-13 por cento para a molécula mais desafiadora. Descobrimos que podemos produzir cerca de 70 por cento em 45 minutos. "

E a pesquisa não se limita aos álcoois, pois o processo pode ser transferido para a criação de outros produtos.

"As possibilidades para isso são imensas, trata-se apenas da aplicação certa", acrescentou o Dr. Paradisi. "Podemos pegar qualquer molécula de interesse e ver se podemos dissecá-la passo a passo, pensando em qual enzima poderia catalisar a reação reversa, até chegarmos a um material inicial simples. Podemos então montar as enzimas em sequência, muito parecido com a criação de um bio-sistema artificial onde o primeiro produto é o substrato da próxima etapa enzimática, até que a molécula final seja alcançada. Ao contrário de um sistema biológico, esta fábrica enzimática ex-vivo é muito mais robusta, podemos aumentar drasticamente a quantidade de enzima responsável por cada etapa (porque ela nunca é perdida, está contido no reator), ajuste a taxa relativa de cada reação, para conversões muito rápidas.

“Não precisamos nos preocupar com a integridade da célula, ou a toxicidade potencial da (s) molécula (s) para o sistema biológico. O fluxo efetivamente significa que, se cada etapa for otimizada, podemos tratar cada parte da cascata como uma entidade separada. Finalmente, girando as águas residuais de volta ao início, carregando alguns dos componentes auxiliares necessários para que as enzimas funcionem, aumentamos exponencialmente a produtividade do sistema. Esta é uma nova maneira de trabalhar com enzimas que nunca foi feita antes. "