Síntese de nanopartículas magnéticas funcionalizadas com aminoácidos visando a imobilização de enzimas

Abstract

O interesse em técnicas de imobilização de enzimas em vários tipos de suporte tem crescido devido às várias vantagens oferecidas por esta metodologia frente à utilização de enzimas livres; a principal delas é o custo operacional. Nanopartículas magnéticas (NPM) funcionalizadas vêm mostrando um grande potencial de aplicação devido à facilidade de recuperação do catalisador do meio reacional. Neste estudo, nanopartículas de magnetita foram modificadas com aminoácidos em um processo por duas etapas. Inicialmente, foi realizada a reação de precipitação da magnetita em meio alcalino com a presença de ânions de oxalato. Após, seguiu-se com a substituição do oxalato por um aminoácido (Arginina, Leucina, Cisteína, Histidina, Tirosina). As partículas sintetizadas foram caracterizadas por técnicas de espectroscopia de infravermelho, difração de raios X, potencial zeta, magnetometria de amostra vibrante e pelo teor de aminoácidos consumidos por meio do método da ninidrina. As NPM funcionalizadas com aminoácidos foram, então, adotadas como suporte para a imobilização da lipase de Thermomyces lanuginosus TLL. A caracterização do suporte revelou que as partículas de magnetita são puras e com um tamanho médio de 8 nm. O controle das condições reacionais mostrou ser de extrema importância, principalmente em relação ao pH e à desoxigenação do meio. O ânion oxalato adicionado durante a primeira etapa do processo auxiliou na estabilização do material e na modificação com aminoácidos durante a segunda etapa do processo. A análise de magnetização mostrou que o suporte conservou uma alta capacidade paramagnética e a análise de infravermelho mostrou os grupos químicos presentes no suporte antes da imobilização, comprovando a substituição do oxalato pelos aminoácidos utilizados. O potencial zeta das partículas mostrou uma alta estabilidade do material. A imobilização da lipase TLL atingiu um rendimento de imobilização de 74% no suporte de Histidina, quando previamente ativada com glutaraldeído.

Abstract: Techniques using immobilization of enzymes in various types of support have increased the interest due the various advantages provided by immobilized enzymes against the use of free enzymes, mainly by the decrease of the operational cost. Functionalized magnetic nanoparticles have show great application potentials in processes because the facility of catalyst recovery from the reactional medium. In this study, magnetic nanoparticles (MNP) modified with aminoacids have been synthesized by a two step process. First the precipitation of MNP modified with oxalate in a alkaline medium, followed by the substitution of the oxalate by one of the amino acids (Argenine, Leucine, Cysteine, Histidine or Tyrosine). Then the synthethised MNP was characterized by X-Ray Diffraction, Fourier Transform infrared spectroscopy, magnetization of vibrating sample, determination of zeta potential and aminoacid absorption by ninhydrin method. MNP particles with aminoacids were then adopted as support and lipase from Thermomyces lanuginosus (TLL) was imobbilized. Characterization revealed that the support has particles of pure magnetite, with a particle size of 8 nm, the control of pH, temperature, deoxigenation and the ammount of oxalate on the reactional medium it?s vital to achieve this. Magnetometry analysis show that the matterial has good paramagnetic capacity, infrared analysis show that the oxalate was changed by amino acids on the second step and the zeta potential revealed a very stable particle. The immobilization of the lipase achieved a 74% final hydrolisis activity when previously activated with glutaraldehyde.