Mineralización Biomimética de Grandes Enzimas Utilizando Estructuras Metalorgánicas de Zirconio Estables

Las enzimas son catalizadores naturales para una amplia gama de transformaciones químicas metabólicas, incluyendo hidrólisis selectiva, oxidación y fosforilación. En este trabajo, demostramos una estrategia para la encapsulación de enzimas dentro de un marco metal-orgánico de zirconio altamente estable. UiO-66-F4 se sintetizó en condiciones suaves utilizando un modulador de aminoácidos compatible con enzimas, serina, a una temperatura moderada en una solución acuosa. Los biocompuestos Enzima@UiO-66-F4 se formaron luego por una ruta de encapsulación in situ en la cual UiO-66-F4 crece alrededor de las enzimas y, en consecuencia, proporciona protección a las enzimas. Se encapsularon con éxito una variedad de enzimas, a saber, lisozima, peroxidasa de rábano picante y lipasa amano, dentro de UiO-66-F4. Además, demostramos que los biocompuestos resultantes son estables en condiciones que podrían desnaturalizar muchas enzimas. La peroxidasa de rábano picante encapsulada dentro de UiO-66-F4 mantuvo su actividad biológica incluso después de ser tratada con la enzima proteolítica pepsina y calentada a 60 °C. Esta estrategia amplía la caja de herramientas de posibles marcos metal-orgánicos con diferentes topologías o funcionalidades que se pueden utilizar como anfitriones para la encapsulación de enzimas. También demostramos que este proceso versátil de encapsulación in situ de enzimas en condiciones suaves (es decir, sumergidas en agua y a una temperatura moderada) se puede generalizar para encapsular enzimas de varios tamaños dentro de UiO-66-F4 mientras las protege de condiciones severas (es decir, altas temperaturas, contacto con desnaturalizantes o disolventes orgánicos).