Synthèse instantanée et caractérisation complète des matières organiques

Aug 02, 2023

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 9297 (2022) Citer cet article

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Une nouvelle approche appelée « méthode concentrée » a été développée pour la fabrication instantanée de nanofleurs laccase@Co3(PO4)2•hybrides (HNF). Les HNF construits ont été obtenus en optimisant la concentration de chlorure de cobalt et de tampon phosphate pour atteindre la récupération d'activité la plus élevée. L'incorporation de 30 mM de CoCl2 et de 160 mM de tampon phosphate (pH 7,4) a entraîné une croissance anisotrope rapide des nanomatériaux. La méthode proposée n’impliquait pas de conditions difficiles ni d’incubation prolongée de précurseurs, comme les approches les plus rapportées pour la synthèse des HNF. L'efficacité catalytique de la laccase immobilisée et libre était respectivement de 460 et 400 M−1S−1. De plus, l'activité enzymatique du biocatalyseur préparé était de 113 % de celle de l'enzyme libre (0,5 U mL-1). La stabilité des HNF synthétisés a été améliorée de 400 % à un pH de 6,5 à 9,5 et à des températures élevées. L'activité des laccase@Co3(PO4)2•HNF a diminué à 50 % de la valeur initiale après 10 cycles de réutilisation, indiquant une immobilisation réussie de l'enzyme. Des études structurales ont révélé une augmentation de 32 % de la teneur en hélice α après hybridation avec le phosphate de cobalt, ce qui a amélioré l'activité et la stabilité de la laccase immobilisée. De plus, les HNF fabriqués présentaient une capacité considérable à éliminer la moxifloxacine en tant que polluant émergent. L'antibiotique (10 mg L−1) a été éliminé respectivement de 24 % et 75 % après 24 h par adsorption et biodégradation. Cette étude introduit une nouvelle méthode de synthèse des HNF, qui pourrait être utilisée pour la fabrication de biocatalyseurs, de biocapteurs et d'adsorbants efficaces pour des applications industrielles, biomédicales et environnementales.

La présence de micropolluants tels que des produits pharmaceutiques, des produits de soins personnels (PCP), des composés phénoliques et œstrogéniques dans les eaux usées est une préoccupation croissante1,2. Au cours des deux dernières décennies, divers biocatalyseurs hétérogènes ont été développés pour des applications environnementales et industrielles3. Une large gamme d’enzymes telles que la laccase, la peroxydase de manganèse et la peroxydase de raifort ont été utilisées pour éliminer les micropolluants. Bien que l'activité des enzymes lors de l'immobilisation puisse diminuer, les enzymes immobilisées sont réutilisables et plus stables dans les conditions opérationnelles4. À cet égard, des technologies d'immobilisation d'enzymes ont été développées sur divers supports organiques et inorganiques tels que des fibres électrofilées, des nanoparticules magnétiques, des membranes, des polymères naturels, etc.5,6,7.

La moxifloxacine, en tant que fluoroquinolone (FQ) de quatrième génération, est responsable de plus de 34,6 % de la consommation totale de FQ en Chine8. Il est principalement utilisé pour le traitement de la pneumonie et des infections cutanées. Récemment, en raison de son utilisation dans le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère, la consommation de moxifloxacine a temporairement augmenté. Par conséquent, la consommation, la libération et l’accumulation de moxifloxacine dans l’environnement peuvent constituer une menace8. La moxifloxacine est également le FQ le plus toxique contre la croissance de Pseudokirchneriella subcaptitata9. De même, il a présenté des effets négatifs importants sur la croissance et la reproduction de Ceriodaphnia dubia et Daphnia manga10. Par conséquent, l’augmentation de la consommation et des rejets de moxifloxacine dans l’environnement peut constituer une menace pour l’écosystème et la santé humaine. L'efficacité des approches actuelles pour l'élimination des antibiotiques des eaux usées est limitée11. À cet égard, diverses techniques d'élimination des antibiotiques ont été établies jusqu'à présent, telles que la biocatalyse12, la photocatalyse13, l'électrocatalyse14, etc. Les laccases, une enzyme oxydoréductase, ont été largement utilisées pour des applications environnementales et industrielles15,16. Des laccases libres et immobilisées ont été incorporées pour la bioélimination d'un large éventail de polluants tels que le bisphénol A, le cristal violet, l'orange acide-7, la lévofloxacine, etc.17,18,19,20. Cependant, l’élimination de la moxifloxacine par des enzymes (libres ou immobilisées) n’a pas été rapportée auparavant.