Mineralización biomimética de enzimas grandes utilizando un marco metálico orgánico estable basado en zirconio

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La bioquímica
• Ingeniería Química

Sus antecedentes:

• Las enzimas son catalizadores biológicos cruciales para las transformaciones metabólicas.
• La protección de las enzimas contra la desnaturalización es esencial para sus aplicaciones industriales y terapéuticas.
• Las estructuras metal-orgánicas (MOF) ofrecen potencial como matrices protectoras para las biomoléculas.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un método para encapsular enzimas dentro de un MOF estable, UiO-66-F4.
• Evaluar la estabilidad y la actividad retenida de las enzimas encapsuladas en condiciones adversas.
• Para expandir la utilidad de los MOF como anfitriones de enzimas.

Principales métodos:

• Síntesis de UiO-66-F4 MOF utilizando un modulador de aminoácidos (serina) bajo condiciones acuosas suaves.
• Encapsulación in situ de varias enzimas (lizozima, peroxidasa del rábano, amano lipasa) dentro de la estructura de crecimiento UiO-66-F4.
• Prueba de estabilidad de los biocompositos de enzima UIO-66 frente a las enzimas proteolíticas y al calor.

Principales resultados:

• UiO-66-F4 fue sintetizado con éxito en condiciones suaves y compatibles con la enzima.
• Las enzimas fueron efectivamente encapsuladas in situ, formando biocompuestos estables de Enzyme@UiO-66-F4.
• La actividad de la peroxidasa de rábano picante encapsulado se mantuvo después del tratamiento con pepsina y el calentamiento a 60 °C, demostrando una protección significativa.

Conclusiones:

• Se ha establecido una estrategia de encapsulación in situ versátil y suave para las enzimas dentro de UiO-66-F4 MOF.
• El marco UiO-66-F4 proporciona una protección robusta para las enzimas encapsuladas contra la desnaturalización.
• Este enfoque amplía el alcance de los MOF para la estabilización de enzimas y la aplicación en entornos difíciles.