Diseño de estrategias para la co-inmovilización de enzimas con diferente rango de estabilidad que permiten la reutilización de la enzima más estable

Resumen

Las enzimas tienen excelentes propiedades catalíticas y en los últimos años se ha producido una revolución en biocatálisis debido al auge en el uso de varias enzimas en reacciones en cascada. La co-inmovilización enzimática es un paso más allá en la complejidad de la preparación de un biocatalizador, donde dos o más enzimas se encuentran inmovilizadas en la misma partícula. Un problema crucial que resolver en biocatalizadores co-inmovilizados es el uso de enzimas con diferente rango de estabilidad. En la presente tesis doctoral se han desarrollado varios biocatalizadores co-inmovilizados con esta problemática y los mecanismos necesarios para la liberación de la enzima menos estable y el reúso de la/s enzima/s estable/s. Se ha mostrado como el empleo de soportes vinil-sulfona envolviendo dos mecanismos de inmovilización diferentes, CALB, como enzima de mayor estabilidad, inmovilizada mediante unión covalente y RML, como enzima inestable mediante intercambio iónico sobre el soporte bloqueado, es efectivo para el reúso de CALB al menos por 5 ciclos mediante la liberación de RML inactivada mediante el empleo de fuerza iónica y detergente. Por otro lado, debido a las alteraciones en las propiedades enzimáticas generadas con la modificación de diferentes lipasas inmovilizadas sobre octil agarosa (CALB, EVR, TLL, CALA y LEU) mediante el tratamiento con polietilenimina y glutaraldehído, nos ha permitido generar un sistema multicapas envolviendo 5 enzimas muy estables de manera irreversible, mediante la estrategia PEI-enzima-GLU-PEI-GLU. Gracias al empleo como ultima capa de dextrano sulfato, podemos liberar la enzima menos estable, RML, mediante el empleo de fuerza iónica y detergente, permitiéndonos reusar 5 enzimas estables por 3 ciclos. A su vez, se ha demostrado como la aminación química de la enzima más estable (TLL) inmovilizada sobre octil agarosa, nos permite co-inmovilizar por intercambio iónico sobre ella, la enzima de menor estabilidad (LEU) cuando este proceso no es posible sobre la no aminada. Aunque sobre este soporte la liberación de LEU no es posible sin liberar también TLL, se ha solventado con el empleo del soporte octil-vinil-sulfona, permitiéndonos reusar TLL por 3 ciclos. La última estrategia propuesta involucra tres mecanismos de inmovilización diferentes (unión covalente, activación interfacial e intercambio iónico) para tres enzimas con diferente rango de estabilidad. Dos enzimas son inmovilizadas de manera reversible (CRL, de estabilidad intermedia y RML de menor estabilidad) permitiéndonos reusar CALB (inmovilizada de manera covalente) por 3 ciclos, gracias a desorciones selectivas de cada una de las enzimas inactivas