ÁREA: Materiais
TÍTULO: IMOBILIZAÇÃO DE ENZIMAS EM POLIANILINA SUPORTADA EM POLÍMERO MONOLÍTICO POROSO À BASE DE ESTIRENO E DIVINILBENZENO
AUTORES: Silva, V.J. (UEG) ; Anjos, M.M. (UEG) ; Ferreira, D.V.L. (UEG) ; Silva, J.C.F. (UEG) ; Caramori, S.S. (UEG) ; Rabelo, D. (UFG)
RESUMO: O presente trabalho estudou a preparação de polímeros monolíticos porosos contendo a PAni incorporada em presença de HNO3 e HCl e seus empregos na imobilização de enzimas. Para a imobilização, empregaram-se técnicas de planejamento experimental com Metodologia de Superfície de Resposta (MSR) e análise estatística com o software Statistic 7.0, as quais mostraram que um tempo de 20 minutos é suficiente para a imobilização e que valores de pH ácidos aumentam a atividade das enzimas imobilizadas até um valor máximo, o que é indicativo de que os materiais produzidos podem ser usados para a imobilização de enzimas. Os dados mostraram também que existem poucos grupos responsáveis pela ligação entre as enzimas e o suporte, pois em um tempo curto, o suporte de imobilização encontra-se saturado.
PALAVRAS CHAVES: Polímeros Monolíticos; Imobilização de Enzimas; Polianilina
INTRODUÇÃO: As enzimas apresentam propriedades admiráveis, tais como elevada seletividade e especificidade. No entanto, seu elevado custo de purificação e produção tem barrado a sua disseminação e, algumas vezes, tornado seu uso proibitivo em processos industriais (FERNANDES, 2000). Dentre as técnicas empregadas para solucionar este problema, a imobilização aparece como uma das ferramentas mais versáteis. Muitos suportes inorgânicos ou orgânicos, naturais ou sintéticos, têm sido propostos para esta aplicação. A predominância do uso dos orgânicos sobre os inorgânicos deve-se, à versatilidade que esses materiais têm de participarem de um grande número de diferentes reações, o que favorece sua ativação. Por outro lado, sua aplicação em muitas áreas é limitada por sua baixa estabilidade dimensional e dificuldade de recuperação do catalisador do meio reacional (MENDES et al., 2011). Outro inconveniente associado aos suportes orgânicos, particularmente os naturais, é a susceptibilidade ao ataque de microrganismos. Um suporte orgânico bastante utilizado na imobilização de enzimas é a polianilina (PAni). A utilização deste polímero pode ser atribuída às suas características químicas, tais como facilidade de preparação, elevado rendimento de síntese, elevada estabilidade em altas temperatura e pH e resistência a ataques de microrganismos. Entretanto, a PAni apresenta uma dificuldade de ser processada, o que dificulta sua aplicação como suporte. Uma alternativa viável é sua incorporação por um polímero monolítico poroso, que facilita a sua utilização no processo de imobilização. Desse modo, o presente trabalho tem por objetivo produzir polímeros monolíticos porosos à base de estireno e divinilbenzeno para incorporar a polianilina com a finalidade de sua aplicação na imobilização de enzimas.
MATERIAL E MÉTODOS: Os polímeros monolíticos de estireno-divinilbenzeno (Sty-DVB) foram sintetizados por polimerização em massa empregando óleo de soja ou ácido oléico como diluente. Para a síntese dos polímeros adicionou 0,46 g de peróxido de benzoíla, 2,3 mL de Sty e 1,1 mL de DVB a um Erlenmeyer de 125 mL e em seguida 1,7 mL de óleo de soja ou ácido oléico. Posteriormente, 0,3 mL desta solução foram transferidos para um molde de 2,0 mL, o qual foi fechado e colocado em banho de glicerina por 24 horas sob agitação magnética a 70ºC. Após este tempo, os polímeros foram lavados e purificados em etanol e secos em estufa por 24 horas a 70ºC. A incorporação da polianilina na estrutura dos polímeros foi realizada a partir de uma adaptação da metodologia adotada por Lobo (2005). A ativação dos compósitos foi feita por meio da ligação com glutaraldeído, segundo a metodologia adotada por Olsson; Ögren (1983). Os parâmetros de atividade, tanto da enzima livre, quanto imobilizada, foram obtidos por meio de técnicas de planejamento experimental com Metodologia de Superfície de Resposta (MSR) e análise estatística com o software Statistica 7.0. A reação de imobilização das enzimas nos suportes foi realizada pela adição dos tarugos previamente ativados com glutaraldeído, ao extrato bruto de cada enzima, em pH 6,0; 7,0 e 8,0. Foram utilizados três tempos distintos de imobilização: 30, 60 e 90 minutos, nos quais a mistura reacional foi deixada sob agitação magnética em banho-maria a uma temperatura de 10ºC. Após esta etapa, os tarugos foram separados do extrato bruto por decantação e lavados com solução de NaCl 1,0 molL-1 e com as respectivas soluções tampões. Os materiais obtidos foram caracterizados por medidas de área superficial, por FTIR/ATR e por microscopia ótica.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: As condições de síntese empregadas na preparação dos polímeros monolíticos resultaram na formação de tarugos com formato cilíndrico e com estruturas morfológicas características de um material poroso, devido à ação do diluente que funcionou como agente porogênico, visto que, é diluente não solvatante para as cadeias dos polímeros. Os polímeros apresentaram boa resistência mecânica, mas uma baixa área superficial. A incorporação da PAni na estrutura dos polímeros monolíticos via polimerização oxidativa da anilina apresentou características distintas, uma vez que, a formação da PAni foi mais rápida na presença de HCl do que na de HNO3, o que pode indicar que a velocidade de polimerização depende do tipo de ácido utilizado na síntese. Os materiais produzidos apresentaram características adequadas para a imobilização das enzimas em sua estrutura. Os espectros de FTIR/ATR dos materiais apresentaram bandas características dos. Os resultados obtidos utilizando as técnicas de planejamento experimental com Metodologia de Superfície de Resposta (MSR) e análise estatística com o software Statistic 7.0 mostraram que um tempo de 20 minutos são suficientes para a imobilização e que intervalos de tempo maiores que este, pode ocasionar perda de eficiência no processo (TREVAN, 1980). Já os valores de pH sugeridos estão em torno de 5,8 e 6,4, ou seja, levemente ácido. Isto demonstrou que, neste intervalo de tempo e de pH a atividade das enzimas imobilizadas foi máxima. Com esses dados verificou-se, ao deslocar a faixa de pH de imobilização para valores abaixo dos utilizados a atividade aumentou, além de indicar que existem poucos grupos responsáveis pela ligação covalente entre as enzimas e o suporte, pois em um tempo curto, o suporte para imobilização já encontra-se saturado.
CONCLUSÕES: Os polímeros monolíticos contendo a PAni incorporada apresentaram características ideais para a imobilização das enzimas em sua estrutura, pois quando imobilizada, as mesmas apresentaram uma boa atividade catalítica. As técnicas de planejamento experimental com Metodologia de Superfície de Resposta (MSR) e análise estatística com o software Statistic 7.0 mostraram-se satisfatória para a obtenção de informações sobre o processo de imobilização das enzimas nos materiais. O tempo ótimo de imobilização para as enzimas foi de 20 minutos e o pH ideal variou de 5,8 até 6,4.
AGRADECIMENTOS: Os Autores agradecem a FAPEG, o Instituto de Química da UFG pelas análises de área superficial e a Coremal pela doação dos monômeros.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: FERNANDES, K. F.; LIMA, C. S.; PINHO, H.; COLLINS, C. H. 2003. Immobilization of Horseradish Peroxidase onto Polyaniline Polymers. Process Biochemistry, 38: 1379-1384.
MENDES, A. A.; OLIVEIRA, P. C. DE; CASTRO, H. F. DE; GIORDANO, R. L. C. 2011. Aplicação de Quitosana como Suporte para a Imobilização de Enzimas de Interesse Industrial. Química Nova, 34: 831-840.
LOBO, T. M. 2005. Preparação de Compósitos de Polianilina/Copolímero Estireno-Divinilbenzeno. Dissertação de Mestrado, Universidade Federal de Goiás - UFG.
OLSSON, B.; OGREN, L. 1983. Optimization of Peroxidase Immobilization and of Design of Packed-Bed Enzyme Reactors for Flow Injection Analysis. Analytica Chimica Acta, 145: 87-99.
TREVAN, M. D. 1980. Immobilized Enzymes – An Introduction and Applications in Biotechnology New York: John Wiley & Sons.
