Uso de lipasas libres e inmovilizadas para la hidrólisis y síntesis del bioplástico PLA

• Main Authors: Murguiondo, Carlos, Rodríguez-Sánchez, Leonor, Calviño, Eva, Cañada, F. Javier, Martínez, María Jesús, Prieto, Alicia
• Other Authors: Plataforma SusPlast, Comunidad de Madrid, European Commission, Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (España), Murguiondo, Carlos 0000-0002-5619-2297, Calviño, Eva 0000-0003-0316-3035, Cañada, F. Javier 0000-0003-4462-1469, Martínez, María Jesús 0000-0003-2166-1097, Prieto, Alicia 0000-0002-5075-4025
• Format: Conference Object
• Language: Spanish
• Published: 2021
• Subjects: Alta; Rugosa; Antarc*; Antarctica
• Online Access: http://hdl.handle.net/10261/267819

1 p. En 2019, la producción global de plásticos convencionales de origen petroquímico alcanzó las 368 millones de toneladas. La creciente preocupación de los científicos y la sociedad por el carácter no renovable de los plásticos de origen fósil y su impacto medioambiental han impulsado la búsqueda de nuevos materiales biobasados y/o biodegradables, comúnmente conocidos como bioplásticos. Entre ellos, los poliésteres alifáticos, y en especial el ácido poliláctico (PLA), son candidatos prometedores debido a su biocompatibilidad, termoplasticidad, y biodegradabilidad en condiciones controladas. Hoy en día el PLA se utiliza en varios sectores, tales como la industria textil, la medicina, la industria del embalaje, como material para impresión 3D y para la fabricación de acolchados para usos agrícolas. El PLA se sintetiza mediante dos rutas principales: la policondensación directa del ácido láctico (LA) o la polimerización por apertura del anillo (ROP) de lactida, el dímero cíclico del LA. Ambos procesos pueden emplear catalizadores químicos o enzimas, aunque la biocatálisis tiene como ventajas añadidas su alta enantio- y regioselectividad y su desarrollo en condiciones de reacción más suaves.Por otra parte, puesto que se puede producir LA a partir de fuentes renovables mediante la fermentación de monosacáridos, es importante mejorar la biodegradabilidad del PLA para completar un ciclo de vida circular.La despolimerización del PLA en su monómero o dímero es un paso crucial para el reciclado y la regeneración del poliéster e importante para limitar el impacto medioambiental del polímero.Entre las enzimas que catalizan la degradación y síntesis de poliésteres predominan las lipasas. Es probable que la misma enzima que cataliza la despolimerización del PLA en soluciones acuosas, también polimerice lactida a PLA en solventes orgánicos,aunque no necesariamente con la misma eficiencia. Ambas reacciones son difíciles, ya que las condiciones de acidez, el uso de solventes orgánicos y las altas temperaturas pueden afectar a la actividad de las proteínas, pero la estabilidad de estas enzimas puede mejorar tras su inmovilización, posibilitando además su reutilización en sucesivos ciclos de reacción. En este trabajo, se han inmovilizado como mCLEAs (magnetic Cross-Linked Enzyme Aggregates) varias lipasas comerciales: la de Candida rugosa, Eversa (lipasa de Thermomyces lanuginosus modificada genéticamente por Novozymes), y la lipasa A de Candida antarctica, ensayando su actividad en hidrólisis (50 ˚C, 72 h) y síntesis (90 ˚C, 24 h) y comparándolas con las de su forma soluble. La cantidad de LA liberado en la hidrólisis se midió por GC/MS, y la polimerización de la lactida se siguió por MALDI-TOF. La actividad específica de las enzimas inmovilizadas osciló entre 140 y 190 mU/mg soporte. En mayor o menor medida,todos los biocatalizadores probados catalizan ambos tipos de reacciones, y cabe destacar que los resultados preliminares obtenidos con las enzimas inmovilizadas parecen superar los de sus homólogas libres y que la actividad de las mCLEAs en hidrólisis se mantiene durante al menos 6 días.Estos datos indican que las lipasas mejoran su actividad y estabilidad en estas reacciones tras su inmovilización como mCLEAs. Los autores agradecen su apoyo a la plataforma SusPlast y la financiación recibida a:Programa RETOPROSOST-2-CM, P2018/EMT-4459 (Comunidad de Madrid)Proyecto BioSFerA H2020-LC-SC3-2019-NZERES-CC-884409 (EU) Proyecto GLYSUS RTI2018-093683-B-I00 (MICIU/AEI/FEDER) Peer reviewed