Inmovilización De Enzimas

INMOVILIZACIÓN DE ENZIMAS

Como producto del avance de la biotecnología y su aplicación en procesos industriales para la obtención de productos químicos, farmacéuticos o alimentarios se ha recurrido al uso de enzimas. Éstas presentan grandes ventajas sobre catalizadores no biológicos, entre ellas gran actividad catalítica, a temperatura ambiente y presión atmosférica, y gran especificidad de sustrato.

La inestabilidad que presentan en los procesos químicos industriales y la dificultad de poder separarse de sustratos y productos, todos solubles en agua, hacen que las enzimas no se puedan reutilizar. Como alternativa se ideó el método de inmovilizarlas a un soporte inerte para hacer factible que un proceso biotecnológico sea rentable.

Se denomina una “enzima inmovilizada” aquella que está físicamente localizada en una región definida del espacio, manteniendo su actividad catalítica y pudiendo ser usada repetida y continuamente.

LAS VENTAJAS:

a) aumento de la estabilidad

b) reutilización de los componentes

c) la enzima no permanece en la solución al finalizar el tratamiento y

d) diseño de reactores adaptables para cada enzima inmovilizada, permitiendo un reciclado de producto que aumente su pureza. Básicamente un reactor comprende un recipiente o tanque con agitación con las enzimas inmovilizadas, una vía de entrada para sustrato y otra de salida para el producto.

LAS DESVENTAJAS:

a) alteración de la enzima respecto de su estado nativo

b) heterogeneidad del sistema enzima-soporte donde pueden existir distintas proteínas inmovilizadas

c) pérdida de actividad

d) el sistema puede ser más caro que la enzima nativa.

MÉTODOS DE INMOVILIZACIÓN

Según se observa en el gráfico los métodos de inmovilización se pueden clasificar en 2 grandes categorías:

1. Retención física.

2. Unión química.

1. Retención física:

1. a. Atrapamiento: es la retención de la enzima en cavidades interiores de una matriz sólida porosa constituida por prepolímeros entrecruzables o polímeros de tipo poliacrilamida, colágeno, carraginato o resinas de poliuretano. Una suspensión de la enzima a inmovilizar se la incluye en una solución del monómero. Se inicia la polimerización con cambio de temperatura o adición de reactivo químico. El atrapamiento pueden ser en geles o en fibras, más resistentes éstas últimas. No hay alteración estructural de la enzima pero hay que vigilar el proceso de polimerización.

1. b. Inclusión en membranas

1. b. a. Microencapsulación: las enzimas están rodeadas de membranas semipermeables que permiten el paso de sustratos y productos. Las microcápsulas tienen diámetros de 1 a 100 μm permitiendo encapsular enzimas, otro tipo de biomoléculas y células.

2. b. b. Reactores de membrana: se emplean membranas permeables al producto final, permeables o no al sustrato y no permeables a la enzima. Mediante una bomba se establece un flujo líquido de sustrato que atraviesa al reactor. La enzima se adsorbe previamente sobre la membrana.

2. Unión química

2. a. Unión a soportes: son los más utilizados y de los que se tiene mayor información. Se han utilizado gran variedad de soportes. Estos deben cumplir ciertas normas para ser empleados: aumentar la interacción con el sustrato, disminuir la inhibición por producto, cambiar el pH aparente óptimo hasta el valor deseado, frenar el crecimiento microbiano y ser fácilmente recuperable para su reutilización. Deberá ser estable en solución y rígido mecánicamente en procesos de flujo continuo. Cuando la enzima inmovilizada se utilice en aplicaciones médicas no deberá provocar reacciones inmunes o de coagulación.

Los soportes pueden ser a) inorgánicos naturales (arcilla, bentonita, piedra pómez) o inorgánicos manufacturados (óxido de metales, vidrios de tamaño de poro controlado, cerámicas) y b) orgánicos naturales

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