BIOCATALIZADORES ENZIMATICOS DISEÑO MACROSCOPICO Vs MICROSCOPICO

SOPORTES PARA PREPARACION DE BIOCATALIZADORES INDUSTRIALES Área especifica (m2/gr)  Carga de enzima Morfología interna Densidad de grupos activables Hidrofóbicos hidrofílicos… Resistencia mecánica (tipo de reactor) Precio } diseño microscopico

AREA ESPECIFICA: SOLIDOS POROSOS Poros cilíndricos = 2 r.l 22 r.l  poro 2 =  Sólidos macroporosos  500Å = 40 m2/ml  Proteínas pequeñas

AREA ESPECIFICA: SOLIDOS NO POROSOS 3 = R Macropartículas  100μM  0.03m2/ml Nanoparticulas  0.1μ  30m2/ml Nanopartículas magneticas ??

MORFOLOGIA INTERNA

SOPORTES POLIMERICOS CON POROS MACROSCOPICOS MORFOLOGIA INTERNA SOPORTES POLIMERICOS CON POROS MACROSCOPICOS Entrecruzamiento fuerte En presencia de agentes porógenicos Entrecruzamiento suave Congruencia enzima-soporte Resistencia mecánica Resistencia medios orgánicos

SOPORTES MACROPOROSOS Orgánicos naturales: agarosa, celulosa… Inorgánicos: sílice, vidrio, cerámicas Sintéticos: poliacrílicos, poliestireno Laboratorio: vale cualquiera… Industria: epoxi-acrilicos…

DENSIDAD SUPERFICIAL DE GRUPOS ACYIVABLES 3 5 μmoles enzima/ml  50m2/ml > 100 μmoles grupos/ml  50m2/ml

ESTABILIDAD DE GRUPOS REACTIVOS tiempo

TAMAÑO DE LA ENZIMA Enzima 200-500.000  10 mg/ml (2000Å) >>> 100 centros activos xxx

Cualquier soporte, cualquier método de activación, BIOCATALIZADOR ESCALA LABORATORIO 0.1 mg/ml de enzima enzima no estabilizada no importan propiedades mecanicas, precio… Cualquier soporte, cualquier método de activación, enzimas muy impuras BIOCATALIZADORES INDUSTRIALES

Reactores “tipo cesta” Reactores de membrana Monolitos REACTORES ENZIMATICOS Tanque agitado Lecho fijo Lecho fluidizado Reactores “tipo cesta” Reactores de membrana Monolitos Partículas magnéticas

TANQUE AGITADO Ajuste de pH !!!!! Oxigeno (oxidasas) Soportes muy resistentes a la agitación

LECHO FIJO Ajustes de pH Flujos relativamente bajos (solido-liquido)

Flujos muy altos Dificiles de manejar Metodos de inmovilizacion sencillo

REACTORES DE MEMBRANA S P Sustratos insolubles Regeneración de cofactores Inactivación de enzimas por interfases P

INACTIVACION DE ENZIMAS POR INTERFASES Bolsillos hidrofóbicos internos Aire, oxigeno Disolventes organicos

MODIFICACION DE ENZIMAS CON POLIMEROS HIDROFILICOS Se dificultan las interacciones con interfases

Resultados lore articulo Estabilización de la enzima GOX frente a la acción de interfases por recubrimiento con dextranos de su superficie (fuerte agitacion) : Gox soluble (0.15 IU/mL). : Conjugado Gox-dextrano (20000 Mw) (0.15 IU/mL) : Control sin agitación. Resultados lore articulo

Estabilización de la enzima DAAO frente a la acción de interfases Generadas por agitación en sistemas disolvente inmiscible/tampón acuosos por recubrimiento con dextranos : DAO no modificada (0.04 IU/mL). : Conjugado DAO-dextrano (20000 Mw) (0.04 IU/mL)  Control sin agitación. En experimento se realizó a 4ºC en 50% heptano/tampón acuosos bajo fuerte agitación

REACTORES CON ENZIMAS INMOVILIZADAS SOBRE NANOPARTICULAS MAGNETICAS Substratos insolubles Reactores muy sencillos Inactivacion por interfase Particulas resistentes a la agitacion

CONCLUSIONES A B Diseño microscópico  Estabilizacion Diseño microscópico  Purificacion, soporte y activacion Reactores (sólido-liquido)  O2, pH,… A B Microbiologia, Biologia Molecular, Purificacion, Ingenieria Enzimatica, Ingenieria Quimica