Ingeniería de procesos red dox catalizados por enzimasdiseño de nuevos catalizadores inmovilizados para la regeneración in situ de cofactores

Resumen

Ingeniería de procesos red-ox catalizados por enzimas: diseño de nuevos catalizadores inmovilizados para la regeneración in situ de cofactores. Las deshidrogenasas tienen un gran potencial e interés industrial, ya que permiten realizar reducciones selectivas y oxidaciones específicas implicadas en rutas de síntesis en química fina y farmacéutica. Estas transformaciones están implicadas en campos muy importantes de la química moderna y en retos tales como el diseño de procesos químicos altamente eficientes, material y energéticamente compatibles y complementarios con la química sostenible. La principal característica de estas enzimas y uno de sus fundamentales cuellos de botella es la dependencia de cofactores solubles tipo NAD , NADH. Por ello el diseño de procesos red-ox de potencial aplicación hace necesario el diseño de sistemas de regeneración ¿In situ¿ que sean muy simples y eficientes. Uno de las mejores alternativas es la regeneración enzimática utilizando una segunda des hidrogenasa que cataliza una reacción en sentido inverso a la principal y que utilice substratos muy sencillos y baratos. De este modo el agente oxidante o reductor será el sustrato de la enzima auxiliar acetona, alcohol, ácido fórmico, y el cofactor en principio se usa solamente en cantidades muy minoritarias. De este modo, uno de los problemas principales a resolver para el Diseño de Proceso Red-ox industriales es la mejora de la estabilidad operacional de las enzimas y los cofactores. El objetivo principal del proyecto de tesis doctoral se ha centrado en el diseño y desarrollo de sistemas de uso de deshidrogenasas con regeneración enzimática del cofactor, a través del confinamiento de las enzimas y el cofactor inmovilzados, mediante diferentes estrategias de ingeniería: 1. Combinación de enzimas inmovilizadas en sólidos porosos y cofactor soluble en cantidades minoritarias, o cofactor polimérico soluble. 2. Combinación de enzimas inmovilizadas en nanopartículas no porosas y cofactores inmovilizados en nanopartículas no porosas en el mismo reactor. Para ello es necesario disponer de técnicas de inmovilización de deshidrogenasa y cofactores sobre superficies sólidas. Algunos de los resultados más relevantes han sido: 1.- Inmovilización-Estabilización de deshidrogenasas. Las técnicas de inmovilización de las enzimas se han desarrollado utilizando para ello agarosa BCL como matriz sólida modelo. Como resultado se han obtenido catalizadores inmovilizados muy...