Sintesi chimica più semplice, più ecologica e più economica
Tradizionalmente, nelle lavorazioni che richiedono più passaggi, la produzione chimica industriale si è affidata a reagenti e solventi aggressivi, spesso tossici e costosi. La biotecnologia bianca, basandosi su potenti biocatalizzatori naturali come enzimi o microrganismi a cellula intera, può raggiungere più fasi di reazione in un processo unico (reazioni a catena) senza la necessità di isolare sostanze intermedie. Il progetto di formazione BIOCASCADE (Biocatalytic cascades to access valuable building blocks), finanziato dall’UE, ha concentrato i propri sforzi sulla biotecnologia bianca per la preparazione di composti con impieghi relativi a sintesi di prodotti naturali e particelle elementari per materiali avanzati. Una dettagliata formazione multidisciplinare ha costituito la base per il successo del progetto. I membri del team hanno sviluppato una catena simultanea di ossidoriduzione basata su biocatalizzatori al fine di trasformare i naturali alfa-aminoacidi in preziosi alfa-idrossiacidi, importanti nei prodotti commerciali, tra cui gli esfolianti per la cura della pelle. La co-espressione dei biocatalizzatori richiesti nello stesso plasmide ha migliorato la metodologia, con particolare attenzione per le applicazioni industriali. Questa parte di lavoro ha portato a due pubblicazioni su riviste scientifiche specializzate. Un’ulteriore reazione one-pot ha attaccato un tipo di reazione particolarmente difficile, per la quale non è disponibile nessuna sostanza chimica o trasformazione enzimatica a fase unica, vale a dire la para-vinilazione di fenoli. Il team ha combinato con successo enzimi che creano legami carbonio-carbonio (CC) con enzimi che rompono legami carbonio-azoto. La risultante funzionalizzazione specifica e selettiva dei fenoli offre accesso a particelle elementari di alto valore. Data la natura innovativa del risultato, è stata depositata una richiesta di brevetto e i risultati sono stati accettati in una rivista specializzata ad alto impatto. Infine, è stata scoperta una catena a quattro fasi la quale combina enzimi che creano legami carbonio-carbonio e ossidoreduttasi per la produzione di acidi lattici arilici. Tali componenti naturali sono di particolare interesse per l’industria farmaceutica e cosmetica. Gli scienziati stanno attualmente preparando una pubblicazione per condividere i risultati. Il progetto BIOCASCADE ha portato a nuovi metodi di sintesi one-pot per prodotti naturali con biotecnologia bianca. I risultati avranno un impatto importante sulla competitività e sostenibilità dell’industria chimica europea facilitando al contempo lo sviluppo di prodotti più ecologici per i consumatori.
Parole chiave
Sintesi chimica, particelle elementari, enzimi naturali, biotecnologia bianca, catene biocatalitiche
