Esta página ha sido traducida por una máquina. Otras páginas pueden seguir apareciendo en inglés. View in English

Separación mejorada de tierras raras con un dimer de lanmodulina sensible a los metales

Joseph A Mattocks ¹, Jonathan J Jung ¹, Chi-Yun Lin ¹

⁰Department of Chemistry, The Pennsylvania State University, University Park, PA, USA.

Nature +

|

31 de mayo de 2023

Ver abstracta en PubMed

Resumen

Una proteína recién descubierta, Hans-LanM, utiliza la dimerización sensible a las tierras raras para lograr una separación altamente selectiva de elementos críticos. Este enfoque biológico ofrece una alternativa sostenible para la purificación de las tierras raras.

Área De La Ciencia

Bioquímica y biotecnología
Ciencias de los materiales
Química sustentable

Sus Antecedentes

La separación de los elementos de tierras raras es un desafío debido a las sutiles diferencias de propiedades iónicas.
Los métodos convencionales como la extracción con disolventes son perjudiciales para el medio ambiente.
Las proteínas naturales de unión a los lantánidos (LanM) ofrecen una alternativa sostenible para la separación de REE.

Objetivo Del Estudio

Caracterización de una nueva lanmodulina (Hans-LanM) de Hansschlegelia quercus para la separación de REE.
Para aclarar la base estructural de la unión y la dimerización de lantánidos selectivos de Hans-LanM.
Para diseñar Hans-LanM para una separación de REE mejorada y práctica.

Principales Métodos

Caracterización bioquímica de Hans-LanM, incluida la determinación del estado oligomérico.
Cristalografía de rayos X para visualizar las interacciones entre lantánidos y proteínas y los mecanismos estructurales.
Mutagénesis dirigida al sitio guiada por la estructura y cromatografía basada en columnas para ensayos de separación.

Principales Resultados

Hans-LanM exhibe una dimerización dependiente del radio iónico de las tierras raras, con una unión > 100 veces más fuerte para el lantano (III) que para el disprosio (III).
Las estructuras de rayos X revelan cómo las diferencias sutiles de radio se amplifican a la estructura cuaternaria a través de un desplazamiento de carboxilato y una red de enlaces de hidrógeno alterada.
La mutagenesis permitió la separación en una sola etapa de mezclas de neodimio (III) / disprosio (III) con una pureza superior al 98%.

Conclusiones

Hans-LanM demuestra una notable selectividad para los lantánidos, que excede a la de los LanM estudiados anteriormente.
La dimerización sensible a las tierras raras es un principio biológico clave para ajustar la eficiencia de la separación basada en biomoléculas.
Este estudio pone de relieve la diversidad de proteínas naturales para el desarrollo de tecnologías de separación de REE sostenibles y eficientes.

Videos de Conceptos Relacionados

Extraction: Advanced Methods

Metal ions can be separated from one another by complexation with organic ligands–the chelating agent– to form uncharged chelates. Here, the chelating agent must contain hydrophobic groups and behave as a weak acid, losing a proton to bind with the metal. Since most organic ligands used in this process are insoluble or undergo oxidation in the aqueous phase, the chelating agent is initially added to the organic phase and extracted into the aqueous phase. The metal-ligand complex is...