Sintesi istantanea e caratterizzazione completa dell'organico

Jul 31, 2023

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 9297 (2022) Citare questo articolo

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Un nuovo approccio chiamato "metodo concentrato" è stato sviluppato per la fabbricazione istantanea di nanofiori ibridi laccasi@Co3(PO4)2•(HNF). Gli HNF costruiti sono stati ottenuti ottimizzando la concentrazione di cloruro di cobalto e tampone fosfato per raggiungere il massimo recupero di attività. L'incorporazione di CoCl2 30 mM e tampone fosfato 160 mM (pH 7,4) ha comportato una rapida crescita anisotropa dei nanomateriali. Il metodo proposto non prevedeva condizioni difficili e incubazione prolungata dei precursori, come gli approcci più segnalati per la sintesi di HNF. L'efficienza catalitica della laccasi immobilizzata e libera era rispettivamente di 460 e 400 M−1S−1. Inoltre, l'attività enzimatica del biocatalizzatore preparato era pari al 113% dell'enzima libero (0,5 U mL−1). La stabilità degli HNF sintetizzati è stata migliorata del 400% a pH 6,5–9,5 e a temperature elevate. L'attività di laccasi@Co3(PO4)2•HNF è scesa al 50% del valore iniziale dopo 10 cicli di riutilizzabilità, indicando l'avvenuta immobilizzazione dell'enzima. Studi strutturali hanno rivelato un aumento del 32% del contenuto di α-elica dopo l'ibridazione con fosfato di cobalto, che ha migliorato l'attività e la stabilità della laccasi immobilizzata. Inoltre, gli HNF fabbricati hanno mostrato una notevole capacità di rimuovere la moxifloxacina come inquinante emergente. L'antibiotico (10 mg L-1) è stato rimosso del 24% e del 75% dopo 24 ore rispettivamente attraverso adsorbimento e biodegradazione. Questo studio introduce un nuovo metodo per sintetizzare gli HNF, che potrebbe essere utilizzato per la fabbricazione di biocatalizzatori, biosensori e adsorbenti efficienti per applicazioni industriali, biomediche e ambientali.

La presenza di microinquinanti come prodotti farmaceutici, prodotti per la cura personale (PCP), composti fenolici ed estrogenici nelle acque reflue è una preoccupazione crescente1,2. Negli ultimi due decenni sono stati sviluppati vari biocatalizzatori eterogenei per applicazioni ambientali e industriali3. Per la rimozione dei microinquinanti è stata utilizzata un'ampia gamma di enzimi come la laccasi, la perossidasi di manganese e la perossidasi di rafano. Sebbene l'attività degli enzimi dopo l'immobilizzazione possa diminuire, gli enzimi immobilizzati sono riutilizzabili e più stabili rispetto alle condizioni operative4. A questo proposito sono state sviluppate tecnologie di immobilizzazione enzimatica su diversi supporti organici e inorganici quali fibre elettrofilate, nanoparticelle magnetiche, membrane, polimeri naturali, ecc.5,6,7.

La moxifloxacina, come fluorochinolone (FQ) di quarta generazione, è responsabile di oltre il 34,6% del consumo totale di FQ in Cina8. Viene utilizzato principalmente per il trattamento della polmonite e delle infezioni della pelle. Recentemente, a causa del suo utilizzo nella sindrome respiratoria acuta grave coronavirus 2, il consumo di moxifloxacina è temporaneamente aumentato. Pertanto, il consumo, il rilascio e l’accumulo di moxifloxacina nell’ambiente possono rappresentare una minaccia8. La moxifloxacina è anche il FQ più tossico contro la crescita di Pseudokirchneriella subcaptitata9. Allo stesso modo, ha mostrato effetti negativi significativi sulla crescita e sulla riproduzione di Ceriodaphnia dubia e Daphnia manga10. Pertanto, l’aumento del consumo e del rilascio di moxifloxacina nell’ambiente potrebbe rappresentare una minaccia per l’ecosistema e la salute umana. L’efficienza degli attuali approcci per l’eliminazione degli antibiotici dalle acque reflue è limitata11. A questo proposito, sono state finora stabilite diverse tecniche per la rimozione degli antibiotici come la biocatalisi12, la fotocatalisi13, l'elettrocatalisi14, ecc. La laccasi, un enzima ossidoreduttasi, è stato ampiamente utilizzato per applicazioni ambientali e industriali15,16. Laccasi libere e immobilizzate sono state incorporate per la biorimozione di un'ampia gamma di inquinanti come bisfenolo A, cristalvioletto, arancio acido-7, levofloxacina, ecc.17,18,19,20. Tuttavia, la rimozione della moxifloxacina da parte degli enzimi (liberi o immobilizzati) non era stata segnalata in precedenza.