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

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.