Recent progress in magnetic nanoparticles and mesoporous materials for enzyme immobilization: an update / Progresso recente em nanopartículas magnéticas e materiais mesoporosos para imobilização de enzimas: uma atualização

Enzymes immobilized onto substrates with excellent selectivity and activity show a high stability and can withstand extreme experimental conditions, and their performance has been shown to be retained after repeated uses. Applications of immobilized enzymes in various fields benefit from their unique characteristics. Common methods, including adsorption, encapsulation, covalent attachment and crosslinking, and other emerging approaches (e.g., MOFs) of enzyme immobilization have been developed mostly in recent years. In accordance with these immobilization methods, the present review elaborates the application of magnetic separable nanoparticles and functionalized SBA-15 and MCM-41 mesoporous materials used in the immobilization of enzymes.

Enzimas imobilizadas em substratos com excelente seletividade e atividade apresentam alta estabilidade e podem suportar condições experimentais extremas, e seu desempenho foi mantido após repetidos usos. As aplicações de enzimas imobilizadas em vários campos se beneficiam de suas características únicas. Métodos comuns, incluindo adsorção, encapsulamento, ligação covalente e reticulação, e outras abordagens emergentes (por exemplo, MOFs) de imobilização de enzima, foram desenvolvidos principalmente nos últimos anos. De acordo com esses métodos de imobilização, a presente revisão elabora a aplicação de nanopartículas magnéticas separáveis e materiais mesoporosos funcionalizados SBA-15 e MCM-41 usados na imobilização de enzimas.

Descoloração de azul de bromofenol utilizando peroxidase imobilizada em pó de sabugo de milho altamente ativado / Bromofhenol blue discoloration using peroxidase immobilized on highly activated corncob powder

The aim of the present study was to evaluate the efficacy of peroxidase immobilized on corncob powder for the discoloration of dye. Peroxidase was extracted from soybean seed coat, followed by amination of the surface of the tertiary structure. The aminated peroxidase was immobilized on highly activated corncob powder and employed for the discoloration of bromophenol blue. Amination was performed with 10 or 50 mmol.L-1 carbodiimide and 1 mol.L-1 ethylenediamine. The amount of protein in the extract was 0.235 ± 0.011 mg.mL-1 and specific peroxidase activity was 86.06 ± 1.52 μmol min-1. mg -1 , using 1 mmol.L-1 ABTS as substrate. Ten mmol.L-1 and 50 mmol.L-1 aminated peroxidase retained 88 and 100% of the initial activity. Following covalent immobilization on a corncob powder-glyoxyl support, 10 and 50 mmol.L-1 aminated peroxidase retained 74 and 86% of activity, respectively. Derivatives were used for the discoloration of 0.02 mmol.L-1 bromophenol blue solution. After 30 min, 93 and 89% discoloration was achieved with the 10 mmol.L-1 and 50 mmol.L-1 derivatives, respectively. Moreover, these derivatives retained 60% of the catalytic properties when used three times. Peroxidase extracted from soybean seed coat immobilized on a low-cost corncob powder support exhibited improved thermal stability.

Nesta pesquisa a enzima peroxidase foi extraída do tegumento de sementes de soja, e a superfície da estrutura terciária foi aminada. A peroxidase aminada foi imobilizada em suporte pó de sabugo de milho altamente ativado e utilizado na descoloração de azul de bromofenol. A aminação da peroxidase foi realizada com carbodiimida em concentrações de 10 e 50 mmol.L-1 , e 1 mol.L-1 de etilenodiamina. A quantidade de proteínas no extrato foi de 0,235 ± 0,011 mg.mL-1 , e a atividade específica da peroxidase foi 86,06 ± 1,52 μmol min-1 .mg-1, usando 1 mmol.L-1 de ABTS como substrato. A peroxidase aminada a 10 mmol.L-1 reteve 88% e a aminada a 50 mmol.L-1 reteve 100% da atividade inicial. As peroxidases aminadas a 10 ou 50 mmol.L-1 foram covalentemente imobilizadas em suporte glioxil-pó de sabugo de milho com atividade recuperada de 74% e 86%, respectivamente. Os derivados obtidos foram utilizados na descoloração de solução de azul de bromofenol 0,02 mmol.L-1 . Após 30 min 93% de descoloração foram alcançados com o derivado glioxil-pó de sabugo de milho com a peroxidase aminada 10 mmol.L-1 e 89% com a aminada 50 mmol.L-1 . Estes derivados mantiveram 60% das propriedades catalíticas, quando utilizado por três vezes. A peroxidase extraída do tegumento da semente de soja imobilizada em suporte de baixo custo pó de sabugo de milho apresentou melhoria na estabilidade térmica da enzima.

Estudo da aplicação da tirosinase vegetal no tratamento de efluentes e verificação da genotoxicidade do efluente tratado em células vegetais / Study on tyrosinase application in the treatment of plant effluent and verification of genotoxicity of the treated effluent into plant cells

Os problemas ambientais relacionados à crescente atividade industrial têm gerado preocupações aos órgãos governamentais e entidades de proteção ambientais, sendo necessários estudos de base que busquem novas alternativas para a recuperação de áreas poluídas e a solução de problemas operacionais relacionados com as técnicas empregadas. Um dos compostos mais encontrados em diversos efluentes industriais, principalmente de indústrias bioquímico-farmacêuticas, é o fenol que provoca um impacto danoso no ambiente devido ao fato de ser um poluente tóxico. O presente trabalho propõe, portanto, avaliar a oxidação e destruição do fenol através da utilização da enzima tirosinase extraída de vegetais, cujos resultados podem ser úteis para o tratamento de outros compostos fenólicos como o hormônio 17β-estradiol ou os que se encontram nos efluentes procedentes da produção de azeite ("águas de vegetação") após a recuperação dos polifenóis importantes como antioxidantes. A tirosinase tem a capacidade de transformar fenóis em produtos menos solúveis em água e menos danosos, permitindo assim uma agressão menor ao ambiente. Outro método de remoção do fenol também foi avaliado utilizando queratina extraída de penas de galinha, quitina e quitosana como bioadsorventes. A atividade enzimática foi determinada espectrofotometricamente com soluções de fosfato de potássio e L-tirosina. Para determinar a concentração de fenol aps a oxidação foi utilizada a Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (HPLC). Para estudar a adsorção do fenol aplicou-se o método colorimétrico a partir das soluções de tampão borato, 4 aminoantipirina e ferricianeto de potássio e as absorbâncias foram lidas em espectrofotômetro UV-Vis a 546nm, enquanto a determinação de polifenis presentes na "água de vegetação" foi realizada pelo método Folin-Ciocalteu. A quantidade de tirosinase nas batatas das variedades Ágata e Galette di Bologna apresentou-se muito baixa a ponto de modificarmos a matéria prima para...

Environmental problems related to growing industrial activity have generated concerns among government entities and environmental protection, being necessary more baseline studies that seek new alternatives for the recovery of polluted areas and solution of problems related to the operational techniques employed. One of the compounds most commonly found in many industrial effluents, mainly from biochemical and pharmaceutical industries, is phenol, which causes a detrimental impact on the environment due to its toxicity. Therefore, this work proposes the oxidation and destruction of phenol using the enzyme tyrosinase, extracted from plants, whose results could be useful in the future for the treatment of other phenolic compounds such as 17β-estradiol hormone or those found in the effluent coming from the production for olive oil ("vegetation water") after polyphenols recovery. Such an enzyme has the ability of transforming phenols into products less soluble in water and less dangerous, thereby allowing for a minor impact on the environment. Another method of phenol removal was also evaluated using keratin extracted from chicken feathers, chitin and chitosan as phenol biosorbents. Potassium phosphate buffer and L-tyrosine solutions were used for the determination of enzymatic activity, the high performance liquid chromatography (HPLC) for the determination of phenol concentration after oxidation, and a colorimetric method making use of solutions of borate buffer, 4-aminoantipyrine and potassium ferricyanide as well as reading of the absorbance at 546nm to investigate phenol biosorption, while the presence of polyphenols in "vegetation water" was determined by the Folin-Ciocalteu method. The presence of the tyrosinase in potato varieties Agata and Galette di Bologna was shown to be very low, thus suggesting to change the biosorbent material. So, additional tests were done on apples, kiwi, banana and mushroom, but only the last showed a considerable activity...

Regeneração da medula espinhal

Pesquisa publicada na revista Nature Neuroscience, regenera conexões na medula, resposáves por movimetos voluntários. O resultado foi obtido após identificação da enzima responsável pelo bloqueio que impede o crescimento de neurônios espinhais em caso de acidentes.

Imobilização da pancreatina em carvão ativado e em alumina para o preparo de hidrolisados de soro de leite / Immobilization of pancreatin in activated carbon and in alumina for preparing whey hydrolysates

Tendo como objetivo a redução de custos do processo de fabricação de hidrolisados protéicos, estudou-se neste trabalho a imobilização da pancreatina, por adsorção, em carvão ativado e em alumina. Para isso, foram testadas diferentes condições de imobilização (30, 60 e 90min a 25°C, e 12h a 5°C). Para verificar a taxa de imobilização, determinou-se indiretamente a enzima não adsorvida nos suportes. Ao se utilizar o carvão ativado, não foi observada diferença significativa entre as condições testadas, tendo-se obtido 100% de imobilização enzimática. Para a alumina, a melhor condição foi a de 90min, na qual se obteve 37% de imobilização. A medida do grau de exposição da fenilalanina, pela espectrofotometria derivada segunda, foi empregada para a determinação da estabilidade operacional da enzima, tendo sido mostrado que a imobilização em carvão ativado e em alumina permitiu a reutilização da pancreatina por até 5 vezes e 2 vezes, respectivamente.

Immobilization of pancreatin in activated carbon and in alumina was studied for producing protein hydrolysates, in order to reduce the process costs. Different immobilization conditions were tested (30, 60 and 90min at 25°C, and 12h at 5°C). For estimating the immobilization rate the amount of the non-adsorbed enzyme on the supports was indirectly determined. When activated carbon was used, no significant difference was observed among the tested conditions, obtaining 100% of enzymatic immobilization. In case of alumina, the best condition showed to be the 90min treatment which produced 37% of immobilization. The evaluation of the degree of exposition of phenylalanine, by second derivative spectrophotometry, was used for the determination of the enzyme operational stability, and showed that the immobilization in activated carbon and in alumina allowed the reusability of the pancreatin for 5 times and 2 times, respectively.

Anion exchange resin as support for invertase immobilization

A invertase (EC 3.2.1.26) de Saccharomyces cerevisiae foi usada como enzima modelo na avaliação da capacidade de adsorção da DOWEX-1X8-50(marca registrada),uma resina trocadora de ânions, para emprego como suporte na técnica de imobilização.Obteve-se 93 por cento de adsorção ao misturar-se 100mg da resina com 27mg de invertase (pI = 4,0)sob condições definidas de imobilização (pH 4,6, agitação de 100rpm e 25oC).As atividades (1U = mg de açúcares redutores formados/min) determinadas para a invertase solúvel e imobilizada foram iguais a 0,084 U/ mgE e 0,075 U/mgE, respectivamente.O coeficiente de imobilização obtido foi de 90.4 por cento.A termoestabilidade da invertase imobilizada foi maior do que a da enzima solúvel.O pH de maior atividade para ambas as formas da enzima foi 4,5, e as faixas de pH de maior estabilidade foram 3,5-5,0 e 4,5-5,5, respectivamente, para a invertasesolúvel e imobilizada.As constantes cinéticas para a invertase solúvel foram KM = 18,3 mM e Vmax = 0,084 U/ mgE, enquanto que para a forma imobilizada foram KM = 29,1 mM e Vmax = 0,075 U/mgE.A resina testada mostrou ter alta capacidade adsorvente, quando a molécula da invertase está carregada negativamente, ou seja, a imobilização e a reação de hidrólise conduzidas em pH > pI