p Cientistas da Universidade de Indiana criaram um biomaterial altamente eficiente que catalisa a formação de hidrogênio - a metade do "Santo Graal" de dividir H2O para produzir hidrogênio e oxigênio para abastecer carros baratos e eficientes que funcionam com água. p Uma enzima modificada que ganha força por ser protegida dentro do invólucro da proteína - ou "capsídeo" - de um vírus bacteriano, este novo material é 150 vezes mais eficiente do que a forma inalterada da enzima.

p O processo de criação do material foi relatado recentemente em "Catalisadores biomoleculares de automontagem para produção de hidrogênio" no jornal Química da Natureza .

p "Essencialmente, pegamos a capacidade de um vírus de se automontar uma miríade de blocos de construção genéticos e incorporamos uma enzima muito frágil e sensível com a notável propriedade de absorver prótons e cuspir gás hidrogênio, "disse Trevor Douglas, o Professor Earl Blough de Química do Departamento de Química do IU Bloomington College of Arts and Sciences, quem conduziu o estudo. "O resultado final é uma partícula semelhante a um vírus que se comporta da mesma forma que um material altamente sofisticado que catalisa a produção de hidrogênio."

p Outros cientistas da IU que contribuíram para a pesquisa foram Megan C. Thielges, um professor assistente de química; Ethan J. Edwards, um Ph.D. aluna; e Paul C. Jordan, um pesquisador de pós-doutorado na Alios BioPharma, que era um IU Ph.D. aluno no momento do estudo.

p O material genético usado para criar a enzima, hidrogenase, é produzida por dois genes da bactéria comum Escherichia coli, inserido dentro da cápside protetora usando métodos previamente desenvolvidos por esses cientistas da IU. Os genes, hyaA e hyaB, são dois genes em E. coli que codificam subunidades-chave da enzima hidrogenase. O capsídeo vem de um vírus bacteriano conhecido como bacteriófago P22.

p O biomaterial resultante, chamado "P22-Hyd, "não só é mais eficiente do que a enzima inalterada, mas também é produzida por meio de um processo simples de fermentação à temperatura ambiente.

p O material é potencialmente muito mais barato e de produção mais ecológica do que outros materiais usados ​​atualmente para criar células de combustível. O caro e raro metal de platina, por exemplo, é comumente usado para catalisar o hidrogênio como combustível em produtos como carros-conceito de última geração.

p "Este material é comparável à platina, exceto que é verdadeiramente renovável, "Douglas disse." Você não precisa minerá-lo; você pode criá-lo à temperatura ambiente em grande escala usando a tecnologia de fermentação; é biodegradável. É um processo muito verde para fazer um material sustentável de alta qualidade. "

p Além disso, P22-Hyd quebra as ligações químicas da água para criar hidrogênio e também funciona ao contrário para recombinar hidrogênio e oxigênio para gerar energia. "A reação ocorre nos dois sentidos - pode ser usada como um catalisador de produção de hidrogênio ou como um catalisador de célula de combustível, "Douglas disse.

p A forma de hidrogenase é uma das três que ocorrem na natureza:di-ferro (FeFe) -, apenas ferro (apenas Fe) - e níquel-ferro (NiFe) -hidrogenase. A terceira forma foi selecionada para o novo material devido à sua capacidade de se integrar facilmente a biomateriais e tolerar a exposição ao oxigênio.

p NiFe-hidrogenase também ganha resistência significativamente maior após o encapsulamento para decomposição de produtos químicos no ambiente, e retém a capacidade de catalisar à temperatura ambiente. NiFe-hidrogenase inalterada, por contraste, é altamente suscetível à destruição por produtos químicos no ambiente e se decompõe em temperaturas acima da temperatura ambiente - ambos os quais tornam a enzima desprotegida uma escolha ruim para uso em produtos industriais e comerciais, como carros.

p Essas sensibilidades são "algumas das principais razões pelas quais as enzimas ainda não cumpriram sua promessa em tecnologia, "Douglas disse. Outra é a dificuldade de produzir.

p "Ninguém jamais teve uma maneira de criar uma quantidade grande o suficiente dessa hidrogenase, apesar de seu incrível potencial para a produção de biocombustíveis. Mas agora temos um método para estabilizar e produzir grandes quantidades do material - e enormes aumentos de eficiência, " ele disse.

p O desenvolvimento é altamente significativo de acordo com Seung-Wuk Lee, professor de bioengenharia da University of California-Berkeley, que não fez parte do estudo.

p "O grupo de Douglas tem liderado o desenvolvimento de nanomateriais baseados em proteínas ou vírus nas últimas duas décadas. Este é um novo trabalho pioneiro para produzir combustíveis verdes e limpos para enfrentar o problema de energia do mundo real que enfrentamos hoje e causar um impacto imediato em nossa vida no futuro próximo, "disse Lee, cujo trabalho foi citado em um relatório do Congresso dos EUA sobre o uso de vírus na fabricação.

p Além do novo estudo, Douglas e seus colegas continuam a transformar P22-Hyd em um ingrediente ideal para energia de hidrogênio, investigando maneiras de ativar uma reação catalítica com a luz solar, em oposição à introdução de eleições usando métodos de laboratório.

p "Incorporar este material em um sistema movido a energia solar é o próximo passo, "Douglas disse.