Immobilization of enzymes and their use in biotechnological applications

Kermasha, Sélim; Gill, Jagpreet K.

doi:10.1016/b978-0-12-800217-9.00006-x

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“…The primary impact of the immobilized enzyme con structed through the covalent-bonding technique is likely due to its ability to effectivel maintain the structural conformation of the ROL. Additionally, it could even cause a f vorable alteration in the ROL's conformation, leading to an improvement in catalytic a tivity [50]. During the process of immobilizing enzymes through adsorption, the pre ence of ROL may block the pores of the carrier material.…”

Section: Catalytic Performance Of Rol@uio−66 and Rol@uio−66/promentioning

confidence: 99%

Preparation of Proline-Modified UIO−66 Nanomaterials and Investigation of Their Potential in Lipase Immobilization

Dong,

Zhang,

Patil

et al. 2024

Catalysts

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Metal–organic frameworks (MOFs) are regarded as excellent carriers for immobilized enzymes due to their substantial specific surface area, high porosity, and easily tunable pore size. Nevertheless, the use of UIO−66 material is significantly limited in immobilized enzymes due to the absence of active functional groups on its surface. This study comprised the synthesis of UIO−66 and subsequent modification of the proline (Pro) on UIO−66 through post-synthetic modification. UIO−66 and UIO−66/Pro crystals were employed as matrices to immobilize Rhizopus oryzae lipase (ROL). The contact angle demonstrated that the introduction of Pro onto UIO−66 resulted in favorable conformational changes in the structure of ROL. The immobilized enzyme ROL@UIO−66/Pro, produced via the covalent-bonding method, exhibited greater activity (0.064715 U/mg (about 1.73 times that of the free enzyme)) and stability in the ester hydrolysis reaction. The immobilized enzymes ROL@UIO−66 (131.193 mM) and ROL@UIO−66/Pro (121.367 mM), which were synthesized using the covalent-bonding approach, exhibited a lower Km and higher substrate affinity compared to the immobilized enzyme ROL@UIO−66/Pro (24.033 mM) produced via the adsorption method. This lays a solid foundation for the industrialization of immobilized enzymes.

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Section: Catalytic Performance Of Rol@uio−66 and Rol@uio−66/promentioning

confidence: 99%

Preparation of Proline-Modified UIO−66 Nanomaterials and Investigation of Their Potential in Lipase Immobilization

Dong,

Zhang,

Patil

et al. 2024

Catalysts

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“…No entanto, a utilização de enzimas apresenta algumas desvantagens, como a baixa estabilidade em condições operacionais específicas, como altas temperaturas, variações de pH e presença de solventes orgânicos, além da dificuldade de recuperação e reutilização. Contudo, essas limitações podem ser amenizadas, ou até mesmo superadas, por meio da imobilização enzimática GILL, 2021;MOHAMAD et al, 2015;SOMU et al, 2022).…”

Section: Enzimasunclassified

Imobilização de calicreína para aplicação na triagem de ligantes

Rocha

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As enzimas são catalisadores altamente eficientes e desempenham um papel crucial na manutenção da vida e em diversas reações. No entanto, seu alto custo, baixa estabilidade em condições adversas (como presença de solvente orgânico e variações de temperatura e pH) e dificuldade de recuperação e reutilização limitam suas aplicações. A imobilização enzimática ameniza, ou até mesmo, supera essas limitações, oferecendo maior estabilidade, reutilização e facilitando a separação e recuperação após as reações. A imobilização covalente em partículas magnéticas (MP) apresenta vantagens adicionais, como alta área superficial e manipulação por um campo magnético externo.Além disso, a utilização de enzimas imobilizadas na triagem de ligantes permite a exposição a condições mais adversas (quando comparado aos ensaios em solução), ampliando as possibilidades de identificação de ligantes. A triagem de ligantes é importante porque possibilita a identificação de compostos que se ligam seletivamente às enzimas, levando à descoberta de inibidores ou ativadores enzimáticos. Isso desempenha um papel fundamental no desenvolvimento de terapias direcionadas a doenças causadas por disfunções enzimáticas. No caso das calicreínas (KLKs), a descoberta de ligantes é de extrema importância, visto que essas enzimas estão presentes em diversos tecidos e fluidos biológicos e suas disfunções estão associadas a várias doenças, incluindo cânceres, doenças cardiovasculares, doenças de pele e distúrbios neurodegenerativos.Neste estudo, um biorreator de KLK de pâncreas de porco imobilizada em MP foi desenvolvido como uma ferramenta ativa, estável e útil para a triagem de ligantes, representando uma abordagem inédita. Além disso, foi explorada a imobilização da KLK em capilares de sílica fundida, resultando na obtenção de KLK-ICERs, também uma inovação.Essas abordagens proporcionam avanços significativos na busca por ligantes, com potencial para desenvolver terapias relacionadas às KLKs.

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