Synthesis, properties, and application in peptide chemistry of a magnetically separable and reusable biocatalyst

Liria, Cleber Wanderlei; Ungaro, Vitor A.; Fernandes, Raphaella M.; Costa, Natália J. S.; Marana, Sandro R.; Rossi, Liane M.; Miranda, Maria Terêsa Machini de

doi:10.1007/s11051-014-2612-y

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“…This method was chosen due to the high quality of the magnetic materials -spherically coated with silica -obtained with this methodology. We have been using this material as a catalyst support for metal nanoparticles [2,[12][13][14][15][16][17][18], metal complexes [19], and enzymes [20,21] to perform a large scope of reactions. All the reactions have been performed at relatively mild conditions (<373 K) because the stability of the Fe 3 O 4 @SiO 2 material upon thermal treatment has never been studied in detail.…”

Section: Development Of Magnetic Supportsmentioning

confidence: 99%

Separation technology meets green chemistry: development of magnetically recoverable catalyst supports containing silica, ceria, and titania

Vono

Damasceno

Matos

et al. 2017

Pure and Applied Chemistry

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Magnetic separation can be considered a green technology because it is fast, efficient, consumes low energy, and minimizes the use of solvents and the generation of waste. It has been successfully used in laboratory scale to facilitate supported catalysts' handling, separation, recovery, and recycling. Only few materials are intrisically magnetic, hence the application of magnetic materials as catalyst supports has broaden the use of magnetic separation. Iron oxides, silica-coated iron oxides, and carbon-coated-cobalt are among the most studied catalyst supports; however, other metal oxide coatings, such as ceria and titania, are also very interesting for application in catalysis. Here we report the preparation of magnetically recoverable magnetic supports containing silica, ceria, and titania. We found that the silica shell protects the iron oxide core and allows the crystalization of ceria and titania at high temperature without compromising the magnetic properties of the catalyst supports.

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Section: Development Of Magnetic Supportsmentioning

confidence: 99%

Separation technology meets green chemistry: development of magnetically recoverable catalyst supports containing silica, ceria, and titania

Vono

Damasceno

Matos

et al. 2017

Pure and Applied Chemistry

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“…Além disso, a presença de grupos amina livres na superfície dessa NP indica que ele também seja um candidato a suporte para imobilização covalente de enzimas em presença de glutardialdeído. Este leva à formação de bases de Schiff ao reagir com as aminas livres do suporte e dos resíduos de aminoácidos (Figura 10), o que, de fato, já foi demonstrado no nosso trabalho anterior (LIRIA et al, 2014).…”

Section: Fe3o4@sílica-nh2: Um Suporte Superparamagnético Para Metais E Enzimasunclassified

“…Diante do sucesso conseguido no uso de Fe3O4@sílica-NH2 para imobilizar a α-QT pancreática bovina (LIRIA et al, 2014) -Durante esse doutorado, descrevemos um método que substitui o C/Pd pelo nanocatalisador Fe3O4@sílica-Pd que pode ser removido facilmente do meio reacional depois da hidrogenação (UNGARO et al, 2015).…”

Section: Objetivosunclassified

“…Foram coletadas alíquotas após 0 e 2 h para o monitoramento da reação. O processo de imobilização da TLN nas NPs de Fe3O4@sílica-NH2 foi realizado com sucesso empregando o método estabelecido pelo nosso grupo de pesquisa para a endopeptidase α-QT em estudo anterior já publicado (LIRIA et al, 2014).…”

Section: Síntese Dos Dipeptídeos Protegidos Catalisada Por Tln Ouunclassified

“…Porém, no caso de proteases ocorre o processo de autólise, o que acaba contribuindo para a "remoção" de enzima íntegra do meio reacional e interferindo na determinação do conteúdo proteico. No caso da TLN, a autólise gera tanto fragmentos proteicos que são e que não são identificados pelo método de Bradford (<5000 Da), já que a sua autólise é seletiva (KRUGER, 1994) e pode levar a erros na medida de proteína total final (LIRIA et al 2014).…”

Section: Síntese Dos Dipeptídeos Protegidos Catalisada Por Tln Ouunclassified

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Desenvolvimento, estudo e aplicações de nanobiocatalisadores proteolíticos magnéticos

Ungaro¹

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As enzimas têm sido amplamente estudadas porque são essenciais para a ocorrência das transformações bioquímicas em seres vivos e exigidas em diversos setores da indústria. Em geral, os seus estudos de análise estrutural, modo de ação, inibição, mutação e modificação química (que inclui imobilização) tem o intuito de melhor entendê-las e, se possível, aprimorá-las ou evoluí-las. O presente trabalho visou desenvolver novos nanobiocatalisadores (NBCs) magnéticos proteolíticos, estudá-los e aplicá-los em proteólise e síntese de dipeptídeos. Assim, imobilizamos as endopeptidases termolisina bacteriana (TLN) e tripsina pancreática bovina (TRY) em nanopartículas de magnetita revestidas de sílica aminada (Fe3O4@sílica-NH2). Os Fe3O4@sílica-TLN e Fe3O4@sílica-TRY obtidos foram caracterizados em: atividade específica, recuperação dos meios reacionais, parâmetros cinéticos, estabilidade química, estabilidade térmica, pH ótimo e reuso, como fizemos com o Fe3O4@sílica-α-quimotripsina pancreática bovina (Fe3O4@sílica-α-QT) que desenvolvemos e estudamos anteriormente. Apesar de serem observadas quedas de atividade específica e dos valores dos parâmetros cinéticos pela imobilização por ligação covalente, todos os NBCs foram facilmente recuperáveis, suas estabilidades química e térmica foram aumentadas e eles puderam ser reutilizados por até 10 vezes. A aplicabilidade dos três novos NBCs em proteólises foi demonstrada usando as caseínas do leite bovino (X), uma fonte de peptídeos bioativos, e albumina do soro bovino (Y), uma proteína modelo. Em 24 h de incubação, foram detectados por LC-MS fragmentos peptídicos de X e Y nos seguintes totais, respectivamente: 84 e 48 (Fe3O4@sílica-TLN); 34 e 28 (Fe3O4@sílica-TRY); 29 e 24 (Fe3O4@sílica-α-QT). Do total geral (247) de peptídeos, 64 indicaram potencial de bioatividade por semelhança de sequência de aminoácidos com as de peptídeos bioativos conhecidos. Por ser um processo de interesse industrial, a proteólise seguida de coagulação do leite catalisada pela Fe3O4@sílica-TLN também foi tentada e obtido sucesso, sendo o NBC reutilizado por 11 ciclos reacionais. Fe3O4@sílica-TLN e Fe3O4@sílica-α-QT ainda foram examinadas na aplicabilidade em síntese biocatalisada de dipeptídeos, opção enantioseletiva e mais limpa à síntese química. Usando rota sintética estabelecida por nós, foram estudadas as sínteses de: Ala-Phe (apresenta sabor amargo), Asp-Phe-OMe (apresenta sabor doce), Phe-Phe e Fmoc-Phe-Phe (apresentam propriedades gelificantes). A formação da ligação peptídica catalisada pela TLN livre ocorreu com rendimentos reacionais superiores (73-85 %) aos obtidos com a Fe3O4@sílica-TLN nos casos das sínteses de Z-Ala-Phe-OMe, Z-Asp-Phe-OMe e Z-Phe-Phe-OMe (26-52 %), mas comparável no caso da síntese de Fmoc-Phe-Phe-OMe (72 %). A hidrólise do éster dos Z-Ala-Phe-OMe, Z-Phe-Phe-OMe e Fmoc-Phe-Phe-OMe catalisada por Fe3O4@sílica-α-QT ocorreu com altos rendimentos (72-91%). De forma inédita, a remoção do grupo protetor benziloxicarbonil (Z) por hidrogenação catalisada pelo nanocatalisador magnéti...

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Bionanocomposite Materials for Biocatalytic Applications

Christoph

Fernandes

2017

Bionanocomposites

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Synthesis, properties, and application in peptide chemistry of a magnetically separable and reusable biocatalyst

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Separation technology meets green chemistry: development of magnetically recoverable catalyst supports containing silica, ceria, and titania

Desenvolvimento, estudo e aplicações de nanobiocatalisadores proteolíticos magnéticos

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