Новости химической науки > Иммобилизация кофакторов для биокаталитических процессов

Исследователи из Университета Манчестера разработали устройство, которое может значительно упростить промышленный синтез химических соединений с помощью ферментов.

Многие промышленные процессы протекают в условиях катализа ферментами, один из классов этих ферментов – оксидоредуктазы, являются очень важными и полезными катализаторами окисления-восстановления для получения практически полезных веществ, используемых в агрохимии и фармацевтике. Однако проблема в применении оксидоредуктаз осложняется тем, что для работы этим ферментам требуются дорогие кофакторы – соединения небелковой природы, активирующие работу ферментов. Это обстоятельство приводит к тому, что промышленный ферментативный катализ пока еще относится к экономически невыгодным процессам. В настоящее время разработаны методы рециклизации и регенерации кофакторов, однако эти методы тоже отличаются дороговизной и могут приводить к образованию нежелательных побочных продуктов.

Рисунок из Catal. Sci. Technol., 2013, DOI:10.1039/c2cy20720j

Стефан Мор (Stephan Mohr) с коллегами смог разработать эффективное микрокапиллярное биокаталитическое устройство, в котором используется и регенерируется искусственный медиатор – диметилвиологен, который дешевле применяющихся в настоящее время кофакторов.

Медиатор и раствор фермента пропускается через электрохимическую ячейку, которая осуществляет одноэлектронное окисление медиатора, в результате чего медиатор взаимодействует с ферментом, активируя его. Затем с помощью насоса раствор активированного фермента закачивается в чип-реактор, в котором он смешивается с раствором субстрата, где происходит каталитическая реакция и образуется целевой продукт. Затем двухфазная система, содержащая продукт, фермент и медиатор попадает в очередной резервуар микрокапиллярной системы и происходит отделение продукта от реакционной смеси.

Стефан Лютц (Stefan Lutz), специалист по биокатализаторам из Университета Эмори отмечает, что новая работа представляет собой новый интересный подход к регенерации кофактора, иллюстрируя некоторые малоочевидные примеры возможностей в применении микрокапиллярных систем. Тем не менее, он говорит о том, что токсичность диметилвиологена может ограничить применение новой методологии в определенных процессах.

Мор подчеркивает, что созданный в его группе работающий прототип реактора наглядно демонстрирует возможности новой системы для широкого ряда ферментативных катализаторов. Исследователи успешно испытали систему с двумя ферментами и планируют продолжить ее испытания с другими реагентами и биокатализаторами, планируя создать новые типы биореакторов.

Источник: Catal. Sci. Technol., 2013, DOI:10.1039/c2cy20720j

метки статьи: #биомедицинские микроприборы, #кинетика и катализ, #химическая технология