Síntese instantânea e caracterização completa de orgânicos

Aug 02, 2023

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 9297 (2022) Citar este artigo

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Uma nova abordagem denominada "método concentrado" foi desenvolvida para a fabricação instantânea de lacase@Co3(PO4)2•nanoflores híbridas (HNFs). Os HNFs construídos foram obtidos otimizando a concentração de cloreto de cobalto e tampão fosfato para atingir a maior recuperação de atividade. A incorporação de CoCl2 30 mM e tampão fosfato 160 mM (pH 7,4) resultou em um rápido crescimento anisotrópico dos nanomateriais. O método proposto não envolveu condições adversas e incubação prolongada de precursores, como as abordagens mais relatadas para a síntese de HNFs. A eficiência catalítica da lacase imobilizada e livre foi de 460 e 400 M−1S−1, respectivamente. Além disso, a atividade enzimática do biocatalisador preparado foi de 113% da enzima livre (0,5 U mL-1). A estabilidade dos HNFs sintetizados foi aumentada em 400% em pH 6,5–9,5 e em temperaturas elevadas. A atividade de lacase@Co3(PO4)2•HNFs diminuiu para 50% do valor inicial após 10 ciclos de reutilização, indicando imobilização bem-sucedida da enzima. Estudos estruturais revelaram um aumento de 32% no conteúdo de α-hélice após hibridização com fosfato de cobalto, o que melhorou a atividade e estabilidade da lacase imobilizada. Além disso, os HNFs fabricados exibiram uma capacidade considerável de remover a moxifloxacina como poluente emergente. O antibiótico (10 mg L-1) foi removido em 24% e 75% após 24 horas por adsorção e biodegradação, respectivamente. Este estudo apresenta um novo método para sintetizar HNFs, que poderia ser usado para a fabricação de biocatalisadores, biossensores e adsorventes eficientes para aplicações industriais, biomédicas e ambientais.

A presença de micropoluentes como produtos farmacêuticos, produtos de higiene pessoal (PCPs), compostos fenólicos e estrogênicos em águas residuais é uma preocupação crescente1,2. Nas últimas duas décadas, vários biocatalisadores heterogêneos foram desenvolvidos para aplicações ambientais e industriais3. Uma ampla gama de enzimas, como lacase, peroxidase de manganês e peroxidase de rábano, tem sido utilizada para a remoção de micropoluentes. Embora a atividade das enzimas após a imobilização possa diminuir, as enzimas imobilizadas são reutilizáveis ​​e mais estáveis ​​contra condições operacionais4. Nesse sentido, foram desenvolvidas tecnologias de imobilização enzimática em diversos suportes orgânicos e inorgânicos, como fibras eletrofiadas, nanopartículas magnéticas, membranas, polímeros naturais, etc.5,6,7.

A moxifloxacina, como fluoroquinolona (FQ) de quarta geração, é responsável por mais de 34,6% do consumo total de FQs na China8. É usado principalmente para o tratamento de pneumonia e infecções de pele. Recentemente, devido ao seu uso no coronavírus 2 da síndrome respiratória aguda grave, o consumo de moxifloxacina aumentou temporariamente. Portanto, o consumo, liberação e acúmulo de moxifloxacina no ambiente podem ser ameaçadores8. A moxifloxacina também é o FQ mais tóxico contra o crescimento de Pseudokirchneriella subcaptitata9. Da mesma forma, exibiu efeitos negativos significativos no crescimento e reprodução de Ceriodaphnia dubia e Daphnia manga10. Portanto, o aumento do consumo e da liberação de moxifloxacina no meio ambiente pode ser uma ameaça ao ecossistema e à saúde humana. A eficiência das abordagens atuais para a eliminação de antibióticos das águas residuais é limitada11. A este respeito, várias técnicas para a remoção de antibióticos foram até agora estabelecidas, tais como biocatálise12, fotocatálise13, eletrocatálise14, etc. As lacases, uma enzima oxidoredutase, têm sido amplamente utilizadas para aplicações ambientais e industriais15,16. Lacases livres e imobilizadas têm sido incorporadas para bioremoção de uma ampla gama de poluentes como bisfenol A, violeta cristal, laranja ácido-7, levofloxacina, etc.17,18,19,20. Contudo, a remoção da moxifloxacina por enzimas (livres ou imobilizadas) não foi relatada anteriormente.