Legenda do rysunku: Wykres słupkowy przedstawia rozkład różnych wariantów od grudnia 2020 r. do marca 2022 r.

TRosnące zapotrzebowanie na zrównoważone ekologiczne metodologie zwiększyło wykorzystanie technologii enzymatycznej w procesach przemysłowych. W ramach wspólnych wysiłków zespół naukowców opracował piankę do wchłaniania cząsteczek biokatalizatora, która ma potencjał do produkcji biopaliw.

Biokataliza to proces wykorzystania naturalnych substancji ze źródeł biologicznych lub całych komórek w celu przyspieszenia reakcji chemicznych. Jednak naturalnie dostępne enzymy są bardzo wrażliwe na kwaśne lub zasadowe roztwory, wysokie temperatury i rozpuszczalniki organiczne, co ogranicza ich zastosowanie przemysłowe.

„Ponieważ enzymy mają większe rozmiary, wymagają dużych porów w materiale, aby wejść. Stworzyliśmy materiał piankowy COF (Covalent Organic Frameworks), który zawiera małe, średnie i duże pory, naukowo określane jako mikro, mezo i makropory”, informuje dr Rahul Banerjee, główny badacz.

W tym materiale piankowym ładowane są enzymy, które wykorzystują duże pory, zwłaszcza makropory, aby do niego wejść. Wiele enzymów może jednocześnie dostać się do tego materiału piankowego.

Zespół Covid-seq w IISER Pune (od lewej do prawej) – dr Soumen Khan, dr Dipti Deshpande, pani Nikita Shah, pani Unnati Bhalerao, pani Manisha Tupekar, pani Rutuja Sawant, pani Pradnya Kadam, dr Aurnab Ghose i dr Krishanpal Karmodiya

„Następnie oceniliśmy ich wydajność w biokatalizie i ich zdolność do wytrzymywania trudnych warunków po wejściu do pianki. Ostatecznie udało nam się wyprodukować glukozę za pomocą enzymów zamkniętych w piance” – dodaje dr Banerjee.

W przeciwieństwie do tradycyjnych COF, które posiadają tylko małe pory (mikropory), ten unieruchamia wiele enzymów z większą wydajnością. Enzymy wykazywały przedłużoną stabilność wewnątrz pianki, przy czym unieruchomione enzymy pozostawały aktywne do 120 dni w temperaturze pokojowej (25°C), podczas gdy te same enzymy stawały się nieaktywne po kilku dniach, gdy nie były unieruchomione.

„Multienzymatyczne unieruchomione pianki zostały z powodzeniem zastosowane w tandemowej konwersji karboksymetylocelulozy w glukozę w jednym naczyniu, wykazując wysoką zdolność do recyklingu. Ten przełom otwiera nowe możliwości dla różnorodnych zastosowań przemysłowych, takich jak produkcja biopaliw i chemikaliów. Badanie może pomóc w opracowaniu opłacalnych i przyjaznych dla środowiska technologii opartych na biokatalizie do szerokiego zakresu zastosowań przemysłowych”, wyjaśniają naukowcy.

Członkowie zespołu badawczego pochodzą z Indyjskiego Instytutu Edukacji i Badań Naukowych (IISER) w Kalkucie; CSIR-Narodowe Laboratorium Chemiczne (CSIR-NCL), Pune; CSIR – Narodowy Instytut Interdyscyplinarnej Nauki i Technologii (NIIST), Trivandrum; i Nottingham Trent University w Wielkiej Brytanii.

Zespół proponuje wykorzystanie pianki jako obiecującej matrycy gospodarza do immobilizacji enzymów i biokatalizy.

Od lewej do prawej: Satyadip Paul, prof. Rahul Banerjee, Mani Gupta, prof. Supratim Datta

W skład zespołu badawczego wchodzą Satyadip Paul, Mani Gupta, Kaushik Dey, Ashok Kumar Mahato, Saikat Bag, Arun Torris, E. Bhoje Gowd, Hasnain Sajid, Matthew A. Addicoat, Supratim Datta i Rahul Banerjee. Badanie zostało opublikowane w Chemical Science. Otrzymał dofinansowanie z DST INSPIRE, CSIR, Rady ds. Badań Naukowych i Inżynierii (SERB) Core Research Grant, SERB SUPRA oraz Ministerstwa Edukacji (MoE)-STARS.

Indyjski drut naukowy

ISW/SM/IISER/Biocatalysis/Eng/22/06/2023