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Síntese de materiais híbridos controlados: desenvolvimento de um catalisador bionanoplasmônico em sistema one-pot de reações em cascata direcionadas pela luz

Processo: 19/19551-3
Linha de fomento:Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Iniciação Científica
Vigência (Início): 01 de dezembro de 2019
Vigência (Término): 31 de março de 2020
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Inorgânica
Pesquisador responsável:Heloise Ribeiro de Barros
Beneficiário:Livia Yukari Tanaka
Supervisor no Exterior: Fernando Lopez Gallego
Instituição-sede: Instituto de Química (IQ). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
Local de pesquisa : Centre for Cooperative Research in Biomaterials (CIC biomaGUNE), Espanha  
Vinculado à bolsa:18/02435-8 - Síntese de materiais híbridos controlados baseados em Fe3O4 para aplicações catalíticas, BP.IC
Assunto(s):Óxido ferroso-férrico   Imobilização de enzimas   Biocatálise   Nanopartículas metálicas

Resumo

A associação de biocatalisadores e nanocatalisadores tem sido usada como uma abordagem notável para catálise heterogênea. Além disso, a combinação da atividade catalítica de nanopartículas de metais nobres e enzimas representa um potencial avanço para reações em cascata. No entanto, desenvolver a condição ideal para garantir a interação sinérgica entre os diferentes catalisadores ainda é um desafio. Portanto, o objetivo deste projeto é desenvolver um nanomaterial robusto com atividade bi-funcional resultante da combinação das propriedades de enzimas e nanopartículas plasmônicas. Como prova de conceito, as nanopartículas de ouro (AuNPs) serão funcionalizadas com lipase B da Candida antarctica (CALB) como um modelo de sistema bionanoplasmônico. Diferentes estratégias de imobilização enzimática serão estudadas para elucidar o desempenho catalítico do sistema CALB-AuNP. Além disso, Fe3O4@ SiO2 amino-funcionalizado será usado como suporte ao CALB-AuNP, a fim de melhorar a estabilidade e facilitar a recuperação do nanomaterial. Esperamos obter um catalisador bionanoplasmônico exibindo atividade responsiva ao estímulo de luz. A cinética da reação será estudada por hidrólise do p-nitrofenil palmitato (pNPP) a p-nitrofenol (pNP) biocatalisado por CALB. Posteriormente, a seguinte redução de pNP em p-aminofenol (pAP) mediada por AuNPs será investigada. A irradiação da luz será usada para explorar o efeito da excitação por ressonância plasmônica de superfície localizada (LSPR) das AuNPs sobre a cinética da reação em cascata. Além disso, este estudo representa uma oportunidade para elaborar novos materiais com controle seletivo da atividade catalítica mediante a regulação de estímulos externos. Finalmente, o desenvolvimento de materiais híbridos bionanoplasmônicos permitirá o estudo de sofisticadas reações em cascatas de várias etapas para potencial aplicação em estudos de biotecnologia e biocatálise.