Síntesis de un catalizador bio-nanocompósito magnético de ferrita de cobalto/ Hidroxiapatita-Lipasa: efecto de la interfase nanocompuesto-Lipasa en la actividad catalítica enantioselectiva

Abstract

En este trabajo investigamos la influencia del método de inmovilización en la estabilidad térmica, solvente y actividad catalítica de la enzima lipasa Burkholderia Cepacia (BCL) presente en la superficie de un sustrato compósito nanoestructurado. Además, evaluamos la capacidad de reúso aprovechando las propiedades magnéticas de nuestro compósito. Para ello, iniciamos con la síntesis del material nanocompósito CoFe2O4/HAP, el cual consistió en recubrir nanopartículas (NPs) de ferrita de cobalto (CoFe2O4), sintetizadas mediante un proceso micelar, con Hidroxiapatita (HAP) sintetizadas por precipitación de los precursores. Este material fue caracterizado mediante espectroscopia FT-IR, difracción de rayos X (DRX), análisis superficial BET, microscopia electrónica SEM, análisis elemental EDS y análisis magnéticos (VSM). Este material fue utilizado para obtener los sistemas bio-nanocompósitos magnético catalítico (CoFe2O4/HAP-Enzima), para ello se inmovilizó la enzima lipasa BCL usando dos métodos de inmovilización: adsorción y enlace covalente, en este último se usó (3-Aminopropil) trietoxisilano (APTES) como espaciador y glutaraldehído (Glu) como activador. Con estos métodos obtuvimos los sistemas bio-nanocompósito CoFe2O4/HAP-BCL (SisBioN-1) y CoFe2O4/HAP-APTES-Glu-BCL (SisBioN-2), respectivamente. La cantidad de proteína (enzima) inmovilizada fue cuantificada por el método de Bradford. Además, se estudió la influencia de la solución buffer de fosfato (pH= 6, 7 y 8) utilizado en el proceso de inmovilización, resultando 20.2 mg de enzima por soporte a pH 8 para el proceso por adsorción y 16.53 mg de enzima por soporte a pH 7 para el proceso por enlace covalente. Estos procesos de inmovilización ayudan a mejorar su estabilidad, actividad biocatalítica y recuperación del medio de reacción para su posterior reúso. La actividad de los catalizadores SisBioN-1 y SisBioN-2 se estudió frente a una reacción de transesterificación enantioselectiva de una mezcla racémica de 1- feniletanol con acetato de vinilo (resolución cinética enzimática). Todas las pruebas catalíticas se cuantificaron mediante cromatografía de gases (GC) el cual presentaba una columna quiral. A condiciones óptimas, n-heptano como solvente y a una temperatura de 35 °C, se obtuvieron porcentajes de conversión (50%) y de exceso enantiomérico (ee) (100%) en los primeros 60 min y 25 min para los procesos por adsorción y por enlace covalente, respectivamente. Por otro lado, se realizó el estudio del reúso del sistema catalizador-enzimático, utilizando las propiedades magnéticas para una recuperación rápida. Resultando una eficiencia de 100% en los primeros 6 y 10 ciclos de reacción para los sistemas catalíticos obtenidos por adsorción SisBioN-1 y por enlace covalente SisBioN-2, respectivamente.