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Un nuevo proceso de aditivos podría producir productos químicos de alto valor mejores y más ecológicos.

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Investigadores del Centro de Innovación Avanzada en Bioenergía y Bioproductos (CABBI) han logrado un gran avance que podría conducir a productos químicos agrícolas y productos cotidianos mejores y más ecológicos.

Utilizando un proceso que combina enzimas naturales y luz, un equipo de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign desarrolló un método respetuoso con el medio ambiente en el que se puede añadir flúor, un aditivo importante, a sustancias químicas llamadas olefinas (los hidrocarburos se utilizan en una amplia gama). de productos, desde detergentes hasta combustibles y medicamentos. Este método innovador ofrece una nueva estrategia eficiente para producir productos químicos de alto valor con aplicaciones potenciales en agroquímicos, productos farmacéuticos, combustibles renovables y más.

El estudio, publicado en ciencia, Está dirigido por el líder del tema de conversión de CABBI, Huimin Zhao, profesor de ingeniería química y biomolecular (ChBE), líder del tema de diseño de biosistemas en el Instituto Carl R. Woese de biología genómica (IGB) y director del Instituto NSF Molecule Maker Lab en Illinois. . hizo y el autor principal Maolin Li, CABBI, ChBE e investigador postdoctoral asociado con IGB.

Como aditivo, el flúor puede hacer que los productos químicos y medicamentos agrícolas funcionen mejor y por más tiempo. Su pequeño tamaño, sus propiedades electrónicas y su fácil solubilidad en grasas y aceites tienen un profundo efecto en la función de las moléculas orgánicas, mejorando su absorción, estabilidad metabólica e interacciones con proteínas. Sin embargo, añadir flúor es difícil y suele requerir procesos químicos complejos que no siempre son respetuosos con el medio ambiente.

En este estudio, los científicos utilizaron una “fotoenzima”, una enzima recombinante que funciona bajo la luz, para ayudar a incorporar flúor a estas sustancias químicas. Utilizando luz y fotoenzimas, pudieron unir flúor a olefinas, controlando dónde y cómo se agregaba. Debido a que este método no sólo es respetuoso con el medio ambiente sino también muy específico, permite la creación más eficiente de nuevos compuestos útiles que antes eran difíciles de producir.

Este enfoque llena un gran vacío en la química molecular, ya que los métodos anteriores para incorporar flúor eran limitados e ineficaces. También abre nuevas posibilidades para fabricar mejores medicamentos y productos agrícolas, ya que los compuestos fluorados suelen ser más eficaces, estables y duraderos que sus homólogos no fluorados. Esto significa que los fertilizantes y herbicidas pueden ser más eficaces para proteger los cultivos y los medicamentos pueden ser más potentes o tener menos efectos secundarios.

“Este avance representa un cambio significativo en la forma en que abordamos la síntesis de compuestos fluorados, que son importantes en una serie de aplicaciones que van desde la medicina hasta la agricultura”, afirmó Zhao. “Al aprovechar el poder de las enzimas impulsadas por la luz, hemos desarrollado un método que mejora la eficiencia de estas síntesis y es compatible con la sostenibilidad ambiental. Este trabajo conducirá a nuevas tecnologías verdes en la producción química. No es sólo una victoria para la ciencia, sino para la sociedad en general”.

La investigación avanza la misión de bioenergía de CABBI con métodos innovadores en biocatálisis que pueden aumentar la producción de productos químicos de base biológica, aquellos derivados de recursos renovables como plantas o microorganismos, en lugar de petróleo. El desarrollo de procesos bioquímicos más eficientes y respetuosos con el medio ambiente es coherente con el enfoque de CABBI en la creación de soluciones bioenergéticas sostenibles que reduzcan el impacto ambiental y la dependencia de los combustibles fósiles.

También contribuye a la misión más amplia del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) de promover avances en bioenergía y bioproductos. Los métodos desarrollados en este estudio podrían conducir a procesos industriales más sostenibles que utilicen menos energía y reduzcan los desechos químicos y la contaminación, respaldando los objetivos del DOE de promover tecnologías de energía limpia. La capacidad de producir eficientemente compuestos fluorados de alto valor podría conducir a mejoras en una variedad de campos, incluidas las fuentes de energía renovables y los bioproductos que apoyan el crecimiento económico y la sostenibilidad ambiental.

“Nuestra investigación abre posibilidades interesantes para el futuro del desarrollo farmacéutico y agroquímico”, afirmó Lee. “Al incorporar flúor a moléculas orgánicas mediante un proceso fotoenzimático, no sólo potenciamos las propiedades beneficiosas de estos compuestos, sino que también lo hacemos de una manera más responsable con el medio ambiente. Y para el uso diario. Productos sostenibles”.

Los investigadores de CABBI Yujie Yuan, Wesley Harrison y Zhengyi Zhang de ChBE e IGB Illinois fueron coautores del estudio.

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