Os pesquisadores desenvolveram um novo método que auxilia no processo de fabricação de compostos valiosos usando uma combinação única de catalisadores.

Um estudo publicado em Natureza relataram um novo método catalítico que combina catalisadores enzimáticos com fotocatalisadores.

Huimin Zhao, Professor de Engenharia Química e Biomolecular e líder do tema de pesquisa Biosystems Design no Instituto Carl R. Woese de Biologia Genômica da Universidade de Illinois, liderou a pesquisa ao lado de John Hartwig, Professor de Química da Universidade da Califórnia, Berkeley, que anteriormente foi professor da Universidade de Illinois e é um colaborador de longa data de Zhao. Os co-autores incluem Yajie Wang, um estudante de graduação no departamento de engenharia química e biomolecular da Universidade de Illinois, e Zachary Litman, um pesquisador de pós-doutorado na Universidade de Michigan.

Todos os organismos dependem de reações químicas para fazer vários produtos naturais. As reações químicas podem ser causadas por uma série de catalisadores, tais como catalisadores enzimáticos ou químicos.

Os cientistas costumam usar combinações de catalisadores enzimáticos e químicos para causar reações que resultam em rendimentos mais elevados do que o que pode ser alcançado apenas com enzimas. Rendimentos mais altos são benéficos quando os cientistas desejam usar essas reações para fazer produtos úteis, como biocombustíveis e produtos farmacêuticos.

Mas combinar catalisadores enzimáticos e químicos é difícil de fazer - os dois catalisadores não são naturalmente compatíveis; eles funcionam melhor em diferentes condições e temperaturas.

Vendo a necessidade de novas abordagens, Wang e Litman tiveram uma ideia:combinar catálise enzimática e fotocatálise.

Fotocatálise, que usa a luz para estimular uma reação química, é atualmente uma área de pesquisa popular.

“Muitos pesquisadores tentaram desenvolver novos fotocatalisadores para diferentes reações, "Zhao disse." E a catálise enzimática é um campo relativamente antigo. "

Embora a fotocatálise e a catálise enzimática tenham sido estudadas separadamente, poucos pesquisadores juntaram esses dois catalisadores.

A equipe estudou várias enzimas e fotocatalisadores e encontrou um par que funciona junto.

"Se você usar um processo movido a luz em vez de um movido a calor, então isso será compatível com as enzimas, "Hartwig disse.

Eles não apenas mostraram que catalisadores enzimáticos e fotocatalisadores podem ser combinados, mas que essa combinação também pode ser produtiva. Seu método foi capaz de criar alguns intermediários farmacêuticos ativos (APIs) importantes para a produção de medicamentos.

"(Esta pesquisa) seria bastante útil para a química sintética, "Hartwig disse.

Zhao disse que vai buscar mais pesquisas nesta área como parte do Centro de Inovação de Bioenergia e Bioprodutos Avançados de Illinois (CABBI), uma colaboração entre o Instituto Carl R. Woese de Biologia Genômica e o Instituto de Sustentabilidade, Energia, e meio ambiente.

Um dos objetivos da CABBI é projetar sistemas biológicos que produzam compostos não naturais, que pode ser usado para biocombustíveis, combustíveis para aviões, lubrificantes, e mais.

Os pesquisadores esperam encontrar mais combinações de fotocatalisadores e catalisadores enzimáticos para mais reações químicas.

"Este é apenas um primeiro exemplo, "Zhao disse." Queremos encontrar mais sistemas quimioenzimáticos para diferentes tipos de reações. "

Zhao espera que essa pesquisa também inspire novas descobertas.

"Existem muitos novos fotocatalisadores para diferentes tipos de reações, e existem muitas enzimas, ", disse ele." Portanto, posso ver que isso vai estimular os pesquisadores a desenvolver novos sistemas que podem combinar esses dois tipos de catalisadores para fazer uma ampla variedade de compostos úteis. "