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
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de dezembro de 2019
• Data de Término da vigência: 13 de março de 2020
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Inorgânica
• Pesquisador responsável: Heloise Ribeiro de Barros
• Beneficiário: Livia Yukari Tanaka
• Supervisor: Fernando López Gallego
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: 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): Biocatálise Nanocatálise Materiais híbridos Nanopartículas metálicas Óxido ferroso-férrico Imobilização de enzimas
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: biocatálise | Catálise Plasmônica | imobilização de enzimas | Magnetita | nanopartículas metálicas | reações em cascata | Nanomateriais para catálise

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. (AU)

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

BARROS, HELOISE RIBEIRO; TANAKA, LIVIA YUKARI; PACHECO DA SILVA, RAFAEL TRIVELLA; SANTIAGO-ARCOS, JAVIER; CORDOBA TORRESI, I, SUSANA; LOPEZ-GALLEGO, FERNANDO. Assembly of Nano-Biocatalyst for the Tandem Hydrolysis and Reduction of p-Nitrophenol Esters. PARTICLE & PARTICLE SYSTEMS CHARACTERIZATION, v. 38, n. 10, AUG 2021. (19/19551-3, 18/02435-8, 17/20892-4, 15/26308-7, 18/13492-2, 19/09668-0)