Resumen

La interfaz exitosa de enzimas y biomachinería con polímeros permite la modificación bajo demanda y/o degradación programable durante la fabricación, utilización y eliminación de plásticos, pero requiere biocatálisis controlada en matrices sólidas con sustratos macromoleculares. La incorporación de micropartículas enzimáticas acelera la degradación del poliéster, pero compromete las propiedades del huésped y acelera involuntariamente la formación de microplásticos con degradación parcial del polímero.

Aquí mostramos que mediante enzimas de dispersión nanoscópica con sitios activos profundos, los poliésteres semicristalinos pueden degradarse principalmente a través de la despolimerización procesual mediada por cadena final con latencia programable e integridad del material, similar a la poliadenilaciónARN de mensajero inducido. También es factible lograr la procesividad con enzimas que tienen sitios activos expuestos a la superficie mediante la ingeniería de complejos polímeros protectores de enzimas.

El poli(caprolactona) y el poli(ácido láctico) que contienen menos del 2% del peso de enzimas se despolimerizan en días, con una conversión de polímero a molécula pequeña de hasta el 98% en abonos estándar del suelo y agua corriente de los hogares, eliminando por completo las necesidades actuales de separar y depositar sus productos en instalaciones de compostaje. Además, las oxidasas incrustadas en poliolefinas retienen sus actividades.

Sin embargo, los polímeros de hidrocarburos no se asocian estrechamente con las enzimas, como lo hacen sus contrapartes de poliéster, y los radicales reactivos que se generan no pueden modificar químicamente el hospedador macromolecular. Este estudio proporciona orientación molecular hacia el emparejamiento enzima-polímero y la selección de protectores enzimáticos para modular la selectividad del sustrato y optimizar las vías biocatalíticas.

Los resultados también ponen de relieve la necesidad de una investigación en profundidad en enzimología de estado sólido, especialmente en cascadas enzimáticas de varios pasos, para hacer frente a sustratos químicamente inactivos sin crear contaminación ambiental secundaria y/o preocupaciones de bioseguridad.

Información tomada de Nature