Мгновенный синтез и полная характеристика органических

Aug 02, 2023

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 9297 (2022) Цитировать эту статью

1791 Доступов

9 цитат

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Новый подход, названный «концентрированным методом», был разработан для мгновенного изготовления гибридных наноцветов лакказы@Co3(PO4)2• (HNF). Сконструированные ГНФ были получены путем оптимизации концентрации хлорида кобальта и фосфатного буфера для достижения максимального восстановления активности. Введение 30 мМ CoCl2 и 160 мМ фосфатного буфера (рН 7,4) привело к быстрому анизотропному росту наноматериалов. Разработанный метод не включал суровых условий и длительной инкубации предшественников, как наиболее известные подходы к синтезу HNF. Каталитическая эффективность иммобилизованной и свободной лакказы составила 460 и 400 M-1S-1 соответственно. При этом ферментативная активность приготовленного биокатализатора составила 113% от свободного фермента (0,5 ед. мл-1). Стабильность синтезированных ГНФ повышалась на 400% при pH 6,5–9,5 и повышенных температурах. Активность laccase@Co3(PO4)2•HNFs снизилась до 50% от исходного значения после 10 циклов повторного использования, что свидетельствует об успешной иммобилизации фермента. Структурные исследования выявили увеличение содержания α-спирали на 32% после гибридизации с фосфатом кобальта, что улучшило активность и стабильность иммобилизованной лакказы. Кроме того, изготовленные HNF продемонстрировали значительную способность удалять моксифлоксацин как новый загрязнитель. Антибиотик (10 мг/л) удалялся на 24% и 75% через 24 ч за счет адсорбции и биодеградации соответственно. Это исследование представляет новый метод синтеза HNF, который может быть использован для изготовления эффективных биокатализаторов, биосенсоров и адсорбентов для промышленного, биомедицинского и экологического применения.

Присутствие в сточных водах микрозагрязнителей, таких как фармацевтические препараты, средства личной гигиены (ПХФ), фенольные и эстрогенные соединения, вызывает растущую озабоченность1,2. За последние два десятилетия были разработаны различные гетерогенные биокатализаторы для экологического и промышленного применения3. Для удаления микрозагрязнителей используется широкий спектр ферментов, таких как лакказа, пероксидаза марганца и пероксидаза хрена. Хотя активность ферментов при иммобилизации может снизиться, иммобилизованные ферменты пригодны для повторного использования и более устойчивы к условиям эксплуатации4. В связи с этим были разработаны технологии иммобилизации ферментов на различных органических и неорганических носителях, таких как электропряденые волокна, магнитные наночастицы, мембраны, природные полимеры и т.д.5,6,7.

На моксифлоксацин, как на фторхинолон четвертого поколения (ФХ), приходится более 34,6% общего потребления ФХ в Китае8. Чаще всего его применяют для лечения пневмонии и кожных инфекций. В последнее время из-за его применения при тяжелом остром респираторном синдроме, вызванном коронавирусом 2, потребление моксифлоксацина временно возросло. Таким образом, потребление, выброс и накопление моксифлоксацина в окружающей среде могут представлять угрозу8. Моксифлоксацин также является наиболее токсичным препаратом против роста Pseudokirchneriella subcaptitata9. Аналогичным образом, он оказал значительное негативное воздействие на рост и размножение Ceriodaphnia dubia и Daphnia manga10. Таким образом, повышенное потребление и выбросы моксифлоксацина в окружающую среду могут представлять угрозу для экосистемы и здоровья человека. Эффективность существующих подходов к удалению антибиотиков из сточных вод ограничена11. В связи с этим к настоящему времени созданы различные методы удаления антибиотиков, такие как биокатализ12, фотокатализ13, электрокатализ14 и т. д. Лакказы, фермент оксидоредуктаза, широко используются в экологических и промышленных целях15,16. Свободные и иммобилизованные лакказы были использованы для биоудаления широкого спектра загрязняющих веществ, таких как бисфенол А, кристаллический фиолетовый, кислотный апельсин-7, левофлоксацин и т. д.17,18,19,20. Однако о выведении моксифлоксацина ферментами (свободным или иммобилизованным) ранее не сообщалось.