Dressing enzymes with tailored nanogels as a versatile approach for the development of heterogeneous biocatalysts

Abstract

El número de aproximaciones para la inmovilización de enzimas está creciendo rápidamente debido a los avances en el campo de la biotecnología, la química de polímeros y la nanotecnología. Las enzimas son excelentes catalizadores con una enorme especificidad. Sin embargo, son biomacromoléculas muy sensibles a la inactivación. Además, su buena solubilidad hace que su reutilización sea problemática. Para superar estos problemas, los Single Enzyme Nanogels (SENs), híbridos proteína-polímero de tipo core-shell, han demostrado ser ventajosos para mejorar la robustez de las enzimas y facilitar la fabricación de biocatalizadores heterogéneos eficientes. En esta tesis, he diseñado y fabricado cuatro tipos de biocatalizadores heterogéneos utilizando la tecnología SEN en combinación con tres estrategias de inmovilización diferentes. El entrecruzamiento guiado de los SENs (funcionalizados con imidazol) por cationes metálicos da como resultado el ensamblaje de agregados enzimáticos metal-orgánicos (MOEAs),que pueden ser posteriormente reorganizados en películas biocatalíticas continuas para la fabricación de biosensores. Asimismo, los SEN pueden guiar la biomineralización de híbridos proteicos orgánico-inorgánicos robustos y muy activos. Paralelamente, he desarrollado híbridos quimioenzimáticos heterogéneos sin portador utilizando los SENs como andamio para el catalizador químico, una configuración muy prometedora para reacciones de oxidación en cascada aplicables en la biosíntesis química. Por último, he encapsulado una enzima, ¿-transaminasa, con gran potencial en la síntesis química. Los transaminasa-SENs se han inmovilizado covalentemente en soportes prefabricados, destinados a la biocatálisis de flujo continuo.