Nano partículas de Srebrodolskita como plataforma biocatalítica: estudio de la interacción proteína-soporte

MARTÍNEZ M. A.; ROMERO C. M.; HERO J. S.; GÓMEZ M. I.; MORALES A. M.; NAVARRO C

Buenos Aires

Encuentro; XIX Encuentro de superficies y materiales nanoestructurados - NANO 2019; 2019

Comisión Nacional de Energía Atómica e Instituto Nacional de Tecnología Industrial

En la actualidad, la necesidad de reducir la generación de residuos y el uso de materiales tóxicos y peligrosos ha llevado a un interés creciente en el desarrollo procesos ecológicos y sostenibles mediante el uso de enzimas. De esta forma, la inmovilización enzimática ha surgido en los últimos años como una herramienta para mejorar las propiedades biocatalíticas y superar las diferentes desventajas asociadas al uso de enzimas libres [1]. De entre las diferentes metodologías de inmovilización, la adsorción física se distingue por su versatilidad, simplicidad y bajo costo. Sin embargo, las interacciones proteína-soporte son relativamente débiles por lo que se hace imperativo analizar y mejorar la afinidad entre las partes para lograr una adsorción exitosa [2] [3]. Por otro lado, las nano partículas de óxido metálicas han tenido un progreso considerable en su uso como matrices para la inmovilización enzimática debido a su pequeño tamaño, elevada área superficial y facilidad de ser separadas de la mezcla de reacción [4]. El presente trabajo se centra en el diseño de un nuevo biocatalizador (L-Mcn4@Ca2 Fe2 O5) y su apropiada caracterización a nivel de la interacción proteína-soporte, como una potencial tecnología verde para futuras aplicaciones. Se empleó una cepa de Bacillus sp. Mcn4 como microorganismo productor de lipasa. La producción enzimática fue optimizada y la lipasa presente en los caldos fue parcialmente purificada. El óxido mixto empleado como soporte se obtuvo por descomposición térmica del complejo inorgánico pentacianonitrosil ferrato de calcio (Ca[Fe(CN)5NO]‧4H2 O), logrando obtener tamaños de partículas entre 100-150 nm. Se estudiaron diferentes parámetros que afectan la inmovilización de la enzima al soporte mediante un diseño estadístico (PlackettBurman). Las variables significativas fueron la temperatura, fuerza iónica, pH, la cantidad de soporte y la ausencia de detergente. Se seleccionó la condición que arrojó los mejores resultados para estudios posteriores. Los diferentes intermediaros fueron caracterizados por microscopía electrónica de barrido, espectroscopía infrarroja y análisis termo gravimétrico. Se estudió la dinámica de la adsorción de la proteína al soporte mediante mediciones de potencial Z además de una caracterización superficial mediante un modelo BrunauerEmmett-Teller (BET). Así, se confirmó la deposición de la enzima sobre el soporte sugiriendo un plegamiento del enzima afectado por pH ácidos (pH = 4) y valores de fuerza iónica relativamente elevados (100 mM). El biocatalizador mostró una buena estabilidad térmica comparado con la enzima libre, lo cual también fue corroborado mediante TGA-DTA; sin embargo, no mostró una diferencia significativa importante en cuanto a su estabilidad a diferentes solventes orgánicos, salvo en presencia de etanol.