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Tipo do documento: Dissertação
Título: Imobilização de tripsina suína em nanopartículas magnéticas: atividade e estabilidade enzimática
Autor: AVERSA, Isabella Fernandes Souza 
Primeiro orientador: VIRTUOSO, Luciano Sindra
Primeiro coorientador: TAVANO, Olga Luisa
Primeiro membro da banca: LIMA, Leonardo Ramos Paes de
Segundo membro da banca: MACHADO, Poliana Aparecida Lopes
Resumo: A obtenção de um nanobiocatalisador baseado na interação direta entre nanopartículas superparamagnéticas de óxido de ferro (SPIONs) e tripsina suína foi investigada no presente trabalho. Especificamente, a adsorção física de nanopartículas magnéticas com tripsina foi estudada a partir da modulação das cargas superficiais pelo controle do pH tanto da enzima quanto do nanomaterial de suporte. A interação nanopartícula-enzima foi avaliada por medidas experimentais de fluorescência e modelagem teórica. Os resultados obtidos mostraram que o material imobilizado, sob diferentes condições de pH, apresentou 66,2, 67,1 e 75,4% de adsorção enzimática ao suporte em pH 4,0, 7,0 e 8,0, respectivamente. A atividade enzimática recuperada em cada caso foi de 31,84, 27,56 e 32,28%, respectivamente, em relação à atividade inicial de tripsina livre. A eficiência catalítica foi medida através da reação envolvendo a conversão do substrato N-α-Benzoil-DL-arginina-4-nitroanilina no produto p-nitroanilina monitorada por espectrofotometria UV-Vis no comprimento de onda de 410 nm. Os estudos de dessorção mostraram pelas técnicas analisadas que após 5 ciclos de lavagem não foi possível determinar a taxa de dessorção devido aos valores obtidos serem inferiores aos limites de detecção de fluorescência (0,4 mg.mL -1 ). A reutilização da Tripsina imobilizada foi testada ao longo de vários ciclos em processos catalíticos utilizando BapNA como substrato. O processo ocorreu com uma eficiência de aproximadamente 88% até o segundo ciclo, e a enzima imobilizada reteve uma eficiência em torno de 40% até o quarto ciclo. Além disso, a interação tripsina-nanopartículas também foi avaliada em pH 4,0 por espectroscopia de fluorescência e os valores dos parâmetros termodinâmicos ∆�� �� = −31,50 kJ mol–1, ∆�� �� = 15,31 kJ mol–1 e ��∆�� �� = 32,99 kJ mol–1��–1, foram encontrados, o que é consistente com a ocorrência de interações predominantemente iônicas. A imobilização da tripsina suína na superfície das SPIONs também foi avaliada computacionalmente. O perfil de energia potencial para a adsorção da tripsina suína sobre a superfície do material foi calculado e mostrou que a enzima protonada em pH 8,0 pode ser mais fortemente adsorvida sobre a superfície das nanopartículas. Foi possível constatar também, que a taxa de adsorção da enzima aumentou significativamente em pH 8,0, e neste mesmo pH, o perfil de energia de adsorção é mais favorável e estável em distâncias menores da superfície, indicando que uma maior quantidade de enzima pode ser adsorvido sobre as SPIONs.
Abstract: Obtaining a nanobiocatalyst based on the direct interaction between superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPIONs) and porcine trypsin was investigated in the present work. Specifically, the physical adsorption of magnetic nanoparticles with trypsin was studied from the modulation of surface charges by controlling the pH of both the enzyme and the supporting nanomaterial. Nanoparticle- enzyme interaction was evaluated by experimental measurements of fluorescence and theoretical modeling. The results obtained showed that the immobilized material, under different pH conditions, showed 66.2, 67.1, and 75.4% of enzyme adsorption to the support at pH 4.0, 7.0, and 8.0, respectively. The enzyme activity recovered in each case was 31.84, 27.56, and 32.28%, respectively, in relation to the initial free trypsin activity. The catalytic efficiency was measured through the reaction involving the conversion of the substrate N-α-Benzoyl-DL-arginine-4-nitroaniline into the product p-nitroaniline monitored by UV-Vis spectrophotometry at a wavelength of 410 nm. The desorption studies showed by the analyzed techniques that after 5 washing cycles it was not possible to determine the desorption rate due to the values obtained being lower than the fluorescence detection limits (0.4 mg.mL -1 ). The reuse of immobilized Trypsin was tested over several cycles in catalytic processes using BapNA as substrate. The catalysis process occurred with an efficiency of approximately 88% until the second cycle, and the immobilized enzyme retained an efficiency of around 40% until the fourth cycle. In addition, the trypsin-nanoparticle interaction was also evaluated by fluorescence spectroscopy and the values of the thermodynamic parameters ∆�� �� = −31.5 kJ mol–1, ∆�� �� = 15.31 kJ mol–1, and ��∆�� �� = 32.99 kJ mol–1��–1 were found, which is consistent with the occurrence of predominantly ionic interactions. Immobilization of porcine trypsin on the surface of SPIONs was also computationally evaluated. The potential energy profile for the adsorption of porcine trypsin on the surface of the material was calculated and showed that the enzyme protonated at pH 8.0 can be more strongly adsorbed on the surface of the nanoparticles. It was also possible to verify that the enzyme adsorption rate increased significantly at pH 8.0, and at this same pH, the adsorption energy profile is more favorable and stable at smaller distances from the surface, indicating that a greater amount of enzyme can be adsorbed over SPIONs.
Palavras-chave: imobilização de enzimas
Tripsina
Nanopartículas superparamagnéticas
Nanobiocatalisador
Atividade enzimática
Área(s) do CNPq: QUIMICA::FISICO-QUIMICA
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal de Alfenas
Sigla da instituição: UNIFAL-MG
Departamento: Instituto de Química
Programa: Programa de Pós-Graduação em Química
Citação: AVERSA, Isabella Fernandes Souza. Imobilização de tripsina suína em nanopartículas magnéticas: atividade e estabilidade enzimática. 2022. 63 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Universidade Federal de Alfenas, Alfenas, MG, 2022.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Endereço da licença: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
URI: https://bdtd.unifal-mg.edu.br:8443/handle/tede/2122
Data de defesa: 29-Jul-2022
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