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Development of Electrochemical Reactors Using Dehydrogenases for Enantiopure Synthon Preparations

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Fabricación de productos de química fina casi puros mediante catalizadores naturales

Un equipo de científicos financiado por la Unión Europea está desarrollando rutas de síntesis química muy selectivas que emplean reactores miniaturizados con enzimas naturales inmovilizadas para producir productos de química fina útiles para las industrias alimentaria y farmacéutica.

Tecnologías industriales

La síntesis química es un proceso delicado. Los múltiples pasos que conducen, partiendo de una serie de reactivos, hasta la obtención del producto final pueden dar lugar a numerosos compuestos de poca utilidad para el diseñador de productos químicos. A continuación, habrá que retirar estos subproductos para garantizar un elevado grado de pureza del compuesto de interés. Uno de los coproductos de síntesis química más habituales es el enantiómero (imagen especular o isómero óptico) del compuesto que se desea sintetizar. Pese a las similitudes, los enantiómeros tienen poca o ninguna actividad para la aplicación específica. Las deshidrogenasas son enzimas que catalizan la eliminación de los átomos de hidrógeno de una manera enantioselectiva. Un consorcio científico pretende aprovechar esta característica de las deshidrogenadas en un sistema basado en el intercambio de iones de hidrógeno para reducir cetonas a alcoholes. Los socios del proyecto «Development of electrochemical reactors using dehydrogenases for enantiopure synthon preparations» (ERUDESP) están utilizando un proceso electroquímico que permite regenerar productos intermedios (cofactores). El sistema completo se inmoviliza sobre la superficie del electrodo de un minirreactor nanoestructurado que convierte prácticamente todos los insumos en productos sin incurrir en contaminaciones o pérdidas. Durante la segunda fase del proyecto, los científicos desarrollaron técnicas eficaces para la inmovilización de especies catalíticamente activas, mediadores químicos y cofactores en la superficie del electrodo y ampliaron la escala de las mismas. Cuando probaron una celda del microrreactor con un electrodo poroso a escala real para la conversión de sorbitol en fructosa, lograron registrar las corrientes más altas obtenidas hasta ahora para una configuración de estas características. Además, diseñaron, fabricaron y validaron una novedosa matriz multicelda y ampliaron la escala de los métodos de electrorrecubrimiento. Por otra parte, también fabricaron y probaron varios tipos de sistemas bioelectrocatalíticos. Luego el proyecto se amplió para incluir, además de la reducción, la oxidación electroenzimática, para lo que tuvieron que modificar y calibrar adecuadamente el prototipo. Las demostraciones prácticas incluyen la producción de edulcorantes bajos en calorías y de moléculas de interés para la industria farmacéutica. El reactor bioelectroquímico final representa un sistema funcional y altamente selectivo para reacciones de oxidación y reducción que dependen de las enzimas inmovilizadas que se escojan. La tecnología ERUDESP debería poder aplicarse a numerosos procesos de síntesis selectiva de productos de química fina con una pureza muy elevada y prácticamente sin emitir residuos.

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