La ricerca è un passo verso l'integrazione degli enzimi nell'attuale infrastruttura dell'industria chimica. Credito:Università di Bath
Il potere della natura potrebbe presto essere utilizzato per creare materiali di uso quotidiano come vernici, cosmetici e farmaceutici in un modo molto più rispettoso dell'ambiente, grazie a una nuova scoperta degli scienziati.
La squadra internazionale, coinvolgendo il Dr. Simon Freakley del Centro per le tecnologie chimiche sostenibili dell'Università di Bath, ha sbloccato con successo le capacità catalitiche degli enzimi prelevati dai funghi creando le condizioni perfette necessarie per il loro funzionamento.
Ciò potrebbe potenzialmente portare a modi più ecologici per creare una serie di prodotti chimici industriali in modo molto più efficiente, combinando l'enzima con un catalizzatore eterogeneo e producendo solo acqua come sottoprodotto della reazione.
La catalisi è il processo di aumento della velocità di una reazione chimica mediante l'aggiunta di una sostanza nota come catalizzatore.
I catalizzatori sono ampiamente utilizzati nell'industria per produrre prodotti in modo molto più rapido ed efficiente, con il mercato globale della catalisi valutato a oltre $ 25 miliardi.
Eppure gli scienziati sono costantemente alla ricerca di potenziali nuovi catalizzatori e spesso cercano ispirazione nella natura. Enzimi, che sono noti per catalizzare numerosi tipi di reazioni biochimiche, non hanno rivali quando si tratta di accelerare le reazioni chimiche in condizioni miti e sono stati a lungo candidati ovvi.
Di particolare interesse per gli scienziati sono gli enzimi noti come perossigenasi, derivati da funghi, tra gli altri organismi.
Per funzionare efficacemente se utilizzato nell'industria, gli enzimi hanno bisogno di un apporto costante di ossidante, che per le perossigenasi è solitamente fornito dal perossido di idrogeno (H 2 oh 2 ).
l'H 2 oh 2 stesso è spesso fornito da un altro catalizzatore di supporto, con gli approcci attuali che utilizzano sistemi enzimatici aggiuntivi, ma questo spesso si traduce in complicate miscele di reazione.
Un nuovo approccio è stato quello di combinare l'idrogeno (H 2 ) e ossigeno (O 2 ) direttamente per produrre l'H 2 oh 2 ; però, i catalizzatori specifici utilizzati per questo tipo di reazione lavorano in condizioni molto dure che non piacciono agli enzimi.
Come tale, questo ha rappresentato un grosso ostacolo per gli scienziati che cercavano di massimizzare il potenziale catalitico degli enzimi poiché hanno trovato difficile sviluppare catalizzatori di supporto in grado di operare nell'ambiente ideale di un enzima senza causare danni all'enzima stesso.
Nel loro nuovo studio, pubblicato sulla rivista Comunicazioni sulla natura , il team ha sviluppato con successo un catalizzatore a base di nanoparticelle di oro e palladio in grado di produrre un flusso costante di H 2 oh 2 all'enzima in condizioni molto più benigne. Questo viene consumato dall'enzima nello stesso recipiente di reazione per effettuare la trasformazione chimica, risultando solo acqua come sottoprodotto dell'intero processo catalitico combinato.
L'autore principale, il dott. Freakley, ha dichiarato:"Il nostro catalizzatore può produrre la giusta quantità di H 2 oh 2 affinché l'enzima guidi l'intero processo in condizioni miti. Queste trasformazioni richiederebbero condizioni molto più dure se si utilizzassero solo catalizzatori eterogenei tradizionali.
"Mostriamo che H 2 oh 2 viene consumato dall'enzima per ossidare una serie di molecole organiche con elevata selettività.
"Questo è un passo estremamente significativo verso l'utilizzo del potere degli enzimi per creare una gamma di molecole, dalle materie prime alla chimica fine, in modo molto più ecologico ed efficiente. Mostrando la possibilità che i biocatalizzatori possano essere integrati nell'attuale infrastruttura chimica".
