Inmovilización en Ionogeles: un nuevo método para mejorar la actividad y estabilidad enzimática de Lipasa B de Candida antarctica

Abstract

[SPA] Uno de los objetivos de la química sostenible es la sustitución de los disolventes orgánicos por sus efectos perjudiciales para el medio ambiente y la salud. Los líquidos iónicos se presentan como excelente alternativa de los disolventes orgánicos y en la presente tesis se han empleado en la síntesis de nuevos derivados enzimáticos de lipasa B de Candida antarctica. Estos se obtienen por oclusión de la enzima en un organogel de líquido iónico [omim+][PF6-] y cloruro de polivinilo. La principal ventaja de estos nuevos derivados enzimáticos es que presentan una mayor actividad enzimática que la enzima libre, además de una mayor estabilidad frente a variaciones de temperatura y mayor selectividad. Por otro lado, la inclusión de glutaraldehído como reticulante mejoró las propiedades del ionogel, permitiendo que el derivado enzimático alcance una actividad 5 veces mayor que la enzima libre y también permitiendo que se reutilice a 70ºC. La nueva metodología permite diseñar derivados enzimáticos cambiando el líquido iónico, proporcionando así un microambiente adecuado para la enzima. El líquido iónico puede actuar sobre sustratos para aumentar su concentración local, al tiempo que reduce la actividad del agua en el entorno enzimático. Todo esto permite mejorar la actividad y la selectividad de la enzima y desarrollar procesos más ecológicos. La composición química y la morfología del ionogel también se estudiaron mediante microscopía electrónica de barrido y espectroscopía de rayos X dispersiva de energía, encontrando que la porosidad, que estaba relacionada con la composición química, era un factor clave para la actividad enzimática.

[ENG] One of the goals of sustainable chemistry is the replacement of organic solvents for their harmful effects on the environment and health. Ionic liquids are presented as possible substitutes for organic solvents and in this thesis they have been used in the synthesis of new enzymatic derivatives of lipase B of Candida antarctica. These are obtained by occlusion of the enzyme in an organogel of ionic liquid [omim+][PF6-] and polyvinyl chloride. The main advantage of these new enzymatic derivatives is that they present a higher enzymatic activity than the free enzyme, as well as greater stability against temperature variations and greater selectivity. On the other hand, the inclusion of glutaraldehyde as a crosslinker improved the properties of the ionogel, allowing the enzyme derivative to achieve 5 times greater activity than the free enzyme and also allowing it to be reused at 70ºC. The new methodology allows designing enzyme derivatives by changing the ionic liquid, thus providing a suitable microenvironment for the enzyme. The ionic liquid can act on substrates to increase its local concentration, while reducing the activity of water in the enzyme microenvironment. All this allows to improve the activity and selectivity of the enzyme and to develop more ecological processes. The chemical composition and morphology of the ionogel were also studied using scanning electron microscopy and energy dispersive X-ray spectroscopy, finding that porosity, which was related to the chemical composition, was a key factor for enzymatic activity.