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http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/22845
Tipo do documento: | Dissertação |
Título: | Imobilização de lipase de Rhizomucor Miehei em suportes poliméricos e sua aplicação em reações para obtenção de produtos de interesse farmacêutico em sistema contínuo |
Título(s) alternativo(s): | Rhizomucor Miehei lipase immobilization in polymeric supports and its application in reactions to obtain products of biotechnological interest |
Autor: | Marques, Michelle dos Santos ![]() |
Primeiro orientador: | Langone, Marta Antunes Pereira |
Segundo orientador: | Manoel, Evelin Andrade |
Primeiro membro da banca: | Santana, Gizele Cardoso Fontes |
Segundo membro da banca: | Cipolatti, Eliane Pereira |
Terceiro membro da banca: | Pinto, Martina Costa Cerqueira |
Resumo: | Os fármacos provenientes de mio-inositol além de apresentarem moléculas com centro de quiralidade também tem grande relevância em quadros como os de Doença de Chagas e Doença de Parkinson, o que motiva estudos para obtenção da sua pureza e nantiomérica. Nesse contexto, as lipases são excelentes catalisadores capazes, de atuar em diferentes tipos de reações químicas, como hidrólise, esterificação e transesterificação. Para aumentar a estabilidade e a atividade enzimática, a imobilização dessas enzimas em suportes sólidos pelo método de adsorção tem sido empregada, o que permite também a reutilização do biocatalisador e seu uso em sistemas contínuos. Neste trabalho, foi realizada a imobilização e caracterização da lipase de Rhizomucor Miehei (LRM), por ser uma das cinco lipases mais utilizadas em biotecnologia, em suportes poliméricos hidrofóbicos do tipo casca-núcleo (SPCN), por não se ter até o momento na literatura relatos de que conjuguem o uso da LRM nesta morfologia de suporte e Accurel (suporte de polipropileno), com o objetivo principal de aplicar os biocatalisadores produzidos em reações de interesse farmacêutico, através da condução em sistemas contínuos. Os SPCNs utilizadosforam o P(S-co-DVB)/P(S-co-DVB)e o PMMA/PMMA. Os parâmetros de imobilização avaliados foram eficiência de imobilização (%) e rendimento de imobilização (%). A eficiência de imobilização da RML no suporte LRM-P(S-co-DVB)/P(S-co-DVB)foi de 71%, com 40 mg de proteína/g de suporte. Já com o suporte PMMA/PMMA, a eficiência de imobilização foi de 77,8%, com cerca de 40 mg proteína/g de suporte. A eficiência de imobilização para o Accurel (suporte comercial) foi de apenas 49,5% (com ca. de 40 mg de proteína /g suporte). Após, a imobilização realizou-se a caracterização, do biocatalisador através da dosagem hidrolítica em pH (5,7 e 9) e em uma faixa de temperaturas (30oC – 60oC).Os biocatalisadores produzidos foram empregados em reações de esterificação utilizando ácido oleico e etanol, (razão molar 1:1). LRM-P(S-co-DVB)/ P(S-co-DVB) apresentou atividade de esterificação (16.2 UE/g suporte) superior à do LRM-PMMA/PMMA (10.6 UE/g de suporte), porém inferior ao biocatalisador LRM-Accurel (20.7 U/g de suporte). A versão comercial imobilizada, RM-IM, teve sua atividade de esterificação inferior aos biocatalisadores produzidos neste trabalho (2.7 UE/g de suporte). Os biocatalisadores foram testados quanto a seu potencial catalítico em reações de hidrólise. A maior atividade hidrolítica, usando o laurato de p-nitrofenila como substrato, foi obtida quando o biocatalisador LRM-PMMA/PMMA foi usado (458,8U/g suporte). Ao considerar que lipases são enzimas que apresentam elevada régio-, quimio-, e enantiosseletividade, os biocatalisadores sintetizados foram utilizados para a resolução cinética de derivados de (±)-1,3,4-tri-O-benzil-mio-inositol (rac-1) e (±)-3,6- di-O-benzil-1,2-O-isopropilideno-mio-inositol (rac-2)em sistema contínuo. O produto obtido através do rac-1 foi L-(-) -2-O-acetil (±)- 1,3,4-tri-O-benzil-mio-inositolcom 36,2% de conversão, eep(excesso enantiomérico)>99 e produtividade 0,059 mgproduto/[mgenzimax h] e o produto do rac-2 L-5-O-acetil-3,6-di-O-benzil-1,2-O-isopropilideno-mio-inositol, com 48,2% de conversão,eep>99 e produtividade 0,052 mgproduto/[mgenzima x h]. O reuso do biocatalisador foi avaliado durante 10 ciclos consecutivos sem apresentar queda significativa na conversão, obtendo resultados promissores para a resolução cinética dos derivados de mio-inositol. |
Abstract: | The pharmacological compounds derived from myo-inositol not only present molecules with chiral centers but also hold significant relevance in conditions such as Chagas disease and Parkinson's disease, motivating studies to achieve their purity and enantiomeric resolution. In this context, lipases are excellent catalysts capable of acting in various types of chemical reactions, such as hydrolysis, esterification, and transesterification. To enhance enzymatic stability and activity, immobilization of these enzymes on solid supports through adsorption methods has been employed, which also allows for the reuse of the biocatalyst and its application in continuous systems. In this work, the immobilization and characterization of Rhizomucor Miehei lipase (RML), one of the five most widely used lipases in biotechnology, was carried out on hydrophobic core-shell polymeric supports (CSP) and Accurel (a polypropylene support), as there are currently no reports in the literature combining the use of RML with these support morphologies. The primary objective was to apply the produced biocatalysts in pharmaceutical interest reactions conducted in continuous systems. The CSPs used were P(S-co-DVB)/P(S-co-DVB) and PMMA/PMMA. The evaluated immobilization parameters were immobilization efficiency (%) and immobilization yield (%). The immobilization efficiency of RML on the LRM-P(S-co-DVB)/P(S-co-DVB) support was 71%, with 40 mg of protein/g of support. For the PMMA/PMMA support, the immobilization efficiency was 77.8%, with approximately 40 mg of protein/g of support. The immobilization efficiency for the commercial support Accurel was only 49.5% (with approximately 40 mg of protein/g support). After immobilization, the biocatalyst was characterized through hydrolytic activity assays at different pH (5, 7, and 9) and a range of temperatures (30°C – 60°C). The produced biocatalysts were employed in esterification reactions using oleic acid and ethanol (molar ratio 1:1). LRM-P(S-co-DVB)/P(S-co-DVB) showed esterification activity (16.2 U/g support) superior to LRM-PMMA/PMMA (10.6 U/g support) but inferior to LRM-Accurel biocatalyst (20.7 U/g support). The commercial immobilized version, RM-IM, had esterification activity lower than the biocatalysts produced in this work (2.7 U/g support). The biocatalysts were tested for their catalytic potential in hydrolysis reactions. The highest hydrolytic activity, using p-nitrophenyl laurate as a substrate, was obtained with the LRM-PMMA/PMMA biocatalyst (458.8 U/g support). Considering that lipases are enzymes with high regio-, chemo-, and enantioselectivity, the synthesized biocatalysts were used for the kinetic resolution of (±)-1,3,4-tri-O-benzyl-myo-inositol (rac-1) and (±)-3,6-di-O-benzyl-1,2-O-isopropylidene-myo-inositol (rac-2) derivatives in a continuous system. The product obtained from rac-1 was L-(-)-2-O-acetyl-(±)-1,3,4-tri-O-benzyl-myo-inositol with 36.2% conversion, eep (enantiomeric excess) >99, and productivity of 0.059 mg product/[mg enzyme x h], and the product from rac-2 was L-5-O-acetyl-3,6-di-O-benzyl-1,2-O-isopropylidene-myo-inositol, with 48.2% conversion, eep >99, and productivity of 0.052 mg product/[mg enzyme x h]. The reuse of the biocatalyst was evaluated over 10 consecutive cycles without significant reduction in conversion, obtaining promising results for the kinetic resolution of myo-inositol derivatives. |
Palavras-chave: | Lipase Indústria farmacêutica Medicamentos Lipase de Rhizomucor Miehei Imobilização Mio-inositol Lipase Rhizomucor Miehei Immobilized |
Área(s) do CNPq: | ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Instituição: | Universidade do Estado do Rio de Janeiro |
Sigla da instituição: | UERJ |
Departamento: | Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto de Química |
Programa: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química |
Citação: | MARQUES, Michelle dos Santos. Imobilização de lipase de Rhizomucor Miehei em suportes poliméricos e sua aplicação em reações para obtenção de produtos de interesse farmacêutico em sistema contínuo. 2019. 128 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Instituto de Química, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2019. |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/22845 |
Data de defesa: | 15-Ago-2019 |
Aparece nas coleções: | Mestrado em Engenharia Química |
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Dissertação - Michelle Marques dos Santos - 2019 - Completa.pdf | 3,5 MB | Adobe PDF | Baixar/Abrir Pré-Visualizar |
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