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http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/2519| Diseño de nanocajas biocatalíticas de Cu(OH)2 Design of biocatalytic nanocages of copper hydroxide | |
| OMAR SILVA TORRES | |
| RAFAEL VAZQUEZ DUHALT | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| nanocajas, hidróxido de cobre, lacasa, peroxidasa versátil, biorremediación nanocages, copper hydroxide, laccase, versatile peroxidase, bioremediation | |
| La nanobiocatálisis es la combinación de las propiedades únicas de los materiales a escala nanométrica con la eficiencia y sofisticación de la catálisis bioquímica y representa una oportunidad para mejorar los procesos de transformación catalítica. Las transformaciones enzimáticas son ya muy usadas en procesos industriales, remediación ambiental y usos médicos demostrando proveer ventajas importantes. En este trabajo se sintetizaron nanocajas de Cu(OH)2 con un tamaño promedio de 170 nm para su uso como soporte en la conjugación de enzimas ligninolíticas. Estas enzimas catalizan la oxidación de un gran número de compuestos contaminantes. Las nanocajas fueron caracterizadas por difracción de rayos X, microscopía electrónica de transmisión, espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier, análisis termogravimétrico, espectroscopía UV-Vis y medición del potencial zeta. A través del análisis de rayos X se confirmó el arreglo ortorrómbico de las nanocajas, y los resultados de TEM mostraron que éstas están compuestas por nanocintas apiladas una sobre otra. Previo a la conjugación, las nanocajas fueron funcionalizadas con el compuesto (3-aminopropil)-trimetoxisilano (APTMS), y se confirmó mediante la técnica FTIR. Las enzimas lacasa (Lac) y peroxidasa versátil (VP) fueron conjugadas sobre la superficie de las nanocajas funcionalizadas. Los análisis de TEM, potencial zeta y UV-Vis confirmaron la presencia de las enzimas sobre las nanocajas. Las micrografías muestran una capa externa sobre la superficie, el cual no aparecía antes de la conjugación. El espesor promedio de las capas fue de 11 y 8 nm para la VP y lacasa, respectivamente, las cuales corresponden al diámetro promedio reportado para las enzimas. La cuantificación de proteína contenida en cada muestra de nanocajas-enzima fue realizada mediante el ensayo Bio-Rad. En los experimentos de actividad catalítica se utilizaron los sustratos ABTS y 2,6-dimetoxifenol. Las mediciones de actividad con nanocajas sin enzimas mostraron que éstas catalizan la oxidación de los sustratos en presencia de H2O2, la cual confirma su actividad peroxidasa intrínseca. Las nanocajas en las que se conjugó la enzima lacasa (nanocajas-Lac) presentaron mejor rendimiento catalítico que el reportado para la enzima libre, al contrario de las nanocajas-VP que su rendimiento se redujo considerablemente. La presencia de iones de cobre en el sitio activo de la lacasa y su reemplazamiento por el cobre de las nanocajas puede ser ... Nanobiocatalysis is the combination of the unique properties of nanosized materials and the efficiency and sophistication of enzymes, and represent an opportunity niche to improve the catalytical transformations. Enzyme are widely used in industrial processes, environmental remediation and biomedical uses showing important advantages. In this work, Cu(OH)2 nanocages with an average size of 170 nm were synthesized to be used as a support for the conjugation of ligninolytic enzymes. These enzymes have the ability to degrade a wide range of pollutants. These nanocages were extensively characterized by X-ray diffraction, transmission electron microscopy, Fourier transform infrared spectroscopy, thermogravimetric analysis, UV-Vis spectroscopy and zeta potential measurement. Through the XRD analysis, the orthorhombic arrangement of the nanocages was confirmed, and TEM images showed that the nanocages are composed of nanoribbons stacked around the particles. Before conjugation, the nanocages were functionalized with the reagent (3-aminopropyl)-trimethoxysilane (APTMS), and confirmed by the FTIR technique. Laccase (Lac) and peroxidase versatile (VP) enzymes were conjugated on the surface of the functionalized nanocages. The results of TEM, zeta potential and UV-Vis confirmed the presence of the enzymes in the nanocages. The micrographs showed an outer layer on the surface, which did not appear before conjugation. The average thickness of the layers was 11 and 8 nm for the VP and laccase, respectively, which correspond to the average diameter reported for each enzyme molecules. The quantification of protein was performed by the Bio-Rad assay. ABTS and 2,6-dimethoxyphenol were used as substrates in the catalytic activity determination. The catalytic activity of nanocages, without enzymes, showed that they are able to catalyze the oxidation of some substrates in the presence of H2O2, which confirms their peroxidase like activity. Nanocages-Lac exhibited better catalytic performance that the reported for the free enzyme, while activity of nanocages-VP was considerably reduced. The presence of copper ions in the enzyme´s activity site and the possible replacement by copper ions from the nanocage structure could be the origin for the better catalytic performance of laccase-conjugated nanocages. | |
| CICESE | |
| 2018 | |
| Tesis de maestría | |
| Español | |
| Silva Torres, O. 2018. Diseño de nanocajas biocatalíticas de Cu(OH)2. Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 56 pp. | |
| ELIMINACIÓN DE RESIDUOS | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Nanociencias |
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| Fichero | Descripción | Tamaño | Formato | |
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| Tesis_Omar_Silva_Torres_22_oct_2018.pdf | Versión completa de la tesis | 3.17 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |