Reductazas artificiales activadas por luz: estructura y actividad

Área de la Ciencia:

• Biocatálisis y enzimas artificiales
• Fotoquímica y energías renovables
• Captura y utilización del carbono

Sus antecedentes:

• Las enzimas artificiales ofrecen vías prometedoras para catalizar la reducción de CO2.
• El desarrollo de catalizadores eficientes y selectivos para la conversión de CO2 sigue siendo un desafío crítico.

Objetivo del estudio:

• Crear y caracterizar una nueva enzima artificial para la reducción de CO2 impulsada por la luz.
• Para lograr una alta actividad y selectividad en la conversión de CO2 a CO utilizando un fotosistema libre de metales nobles.

Principales métodos:

• Combinación de hemo oxigenasa con cobalto-protoporfirina IX para formar una enzima artificial.
• Utilizó un fotosensibilizador a base de cobre para el funcionamiento sin metales nobles.
• Se emplearon estudios fotofísicos y cristalografía de alta resolución para investigar el mecanismo de reacción y el sitio activo.

Principales resultados:

• Logró una alta frecuencia de rotación de ~ 616 h ^{-1 y un número de rotación de ~ 589 después de 3 horas.}
• Se obtuvo una selectividad CO vs H₂ del 72%, estableciendo un nuevo récord para las reductasas CO₂ artificiales.
• Se han identificado los intermediarios de reacción y se han aclarado las nociones mecanicistas mediante estudios fotofísicos detallados.

Conclusiones:

• La enzima artificial estructuralmente caracterizada demuestra una excelente actividad y selectividad para la fotorreducción de CO2.
• El sistema libre de metales nobles representa un avance significativo en la fotosíntesis artificial para la utilización de CO2.
• La mutagénesis dirigida al sitio basada en datos estructurales puede optimizar aún más el rendimiento de las enzimas artificiales.