Reacciones de epoxidación de derivados del estireno catalizadas por cloroperoxidasa de Caldariomyces fumago inmovilizada en soportes nanoestructurados para el mejoramiento de su estabilidad operacional.

Abstract

Las reacciones de epoxidación catalizadas por cloroperoxidasa (CPO) de Caldariomyces fumago se presentan como una aproximación biocatalítica interesante para la obtención de epóxidos. Sin embargo, su implementación a gran escala presenta dos limitaciones importantes: la baja solubilidad de sustratos hidrofóbicos en el medio acuoso donde se llevan a cabo estas reacciones, y la baja estabilidad operacional de la CPO frente a concentraciones catalíticas del peróxido de hidrógeno debido a su inactivación suicida. Para contrarrestar estas limitaciones se han desarrollado diferentes estrategias, como el uso de cosolvente orgánico en el medio de reacción, la dosificación del H2O2 y la inmovilización de enzimas. Por esta razón, en el presente trabajo se propuso mejorar la estabilidad operacional de la CPO en la biocatálisis de las reacciones de epoxidación del estireno y algunos derivados m-sustituidos, mediante su inmovilización en soportes nanoestructurados no magnéticos de sílice (MCF y MSU-F) y titania (anatasa y nanotubos), y en nanomateriales magnéticos de óxidos de hierro (nanopartículas y nanotubos). También se procedió al ajuste de algunas condiciones de la reacción relacionadas con el uso de un co-solvente orgánico y la dosificación de peróxido de hidrógeno. El establecimiento de los parámetros de operación evaluados permitió el mejoramiento de la eficiencia catalítica y de la estabilidad operacional de la enzima libre. Por otra parte, las preparaciones de CPO inmovilizada en materiales mesoporosos nanoestructurados no magnéticos presentaron un mejoramiento significativo de la eficiencia catalítica y de la estabilidad operacional con respecto a CPO libre. Los mejores resultados se obtuvieron con el sistema CPO/TiO2(NT) el cual presentó un número de recambio total (NRT) de 273040 utilizando 3-aminoestireno como sustrato, esto representó un aumento de 15 veces en la estabilidad operacional con respecto a la enzima libre. En cuanto a los biocatalizadores obtenidos con los soportes nanoestructurados magnéticos, la CPO presentó un leve incremento en la estabilidad operacional, mientras que las eficiencias catalíticas fueron similares o inferiores a las de la enzima libre.