view in publisher's site

Immobilization of carbonic anhydrase and an artificial Zn(II) complex on a magnetic support for biomimetic carbon dioxide sequestration

The bio-catalytic activity of carbonic anhydrase (CA) immobilized on a Chitosan/SiO2/γ-Fe2O3 composite support (“/” means surface coating) was investigated. In addition, an artificial Zn(II)-model complex (Zn-His) was synthesized and immobilized on Chitosan/SiO2/γ-Fe2O3 to study its catalytic activity for carbon dioxide (CO2) hydration. The core magnetic material (γ-Fe2O3) in the support induced an easy recovery of the catalyst by the use of a magnetic field. The physicochemical properties of the support were determined by X-ray diffraction spectroscopy (XRD), vibration sample magnetometry (VSM), field mission-scanning electron microscopy (FE-SEM), field mission-scanning transmission electron microscopy (FE-TEM) and Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy. The Zn(II)-His complex was characterized by elemental analysis, Ultraviolet–visible diffuse reflectance spectroscopy (UV–vis DRS), and FTIR spectroscopic methods. The catalytic performances of the CA and zinc complex were studied for para-nitrophenyl acetate (p-NPA) hydrolysis by UV–vis spectroscopy. The Michaelis constant (Km) for the free CA, free Zn-histidine complex, immobilized CA and immobilized Zn-histidine complex were found to be 9.54, 19.46, 13.87 and 26.01 mM, respectively, while the overall activity (Kcat/Km) for these four catalysts were 453.2, 91.36, 303.2, and 52.32 M−1 s−1, respectively. The thermal analysis and storage stability test results indicates that free and immobilized Zn-His complex retain significantly higher activity at elevated temperature and can be stored for a longer period compared with the free and immobilized CA. Both immobilized CA and immobilized Zn-His complex were investigated for the biocatalytic hydration of CO2. Reusability studies suggest that both immobilized CA and immobilized Zn-His retained significant activity after 10 cycles of use.Graphical abstractDownload : Download full-size imageHighlights► The enzyme carbonic anhydrase and an artificial Zn(II)-His complex were immobilized onto CS/SiO2/γ-Fe2O3. ► The immobilized catalysts were found to be stable and magnetically separable from solution. ► These catalysts display accelerated CO2 hydration in aqueous solution. ► Reusability studies suggest that both immobilized CA and immobilized Zn-His retained significant activity after 10 cycles of use.

تغییر شکل انیدریاز کربونیک و یک کمپلکس مصنوعی Zn (II)بر روی یک پشتیبان مغناطیسی برای ترسیب کربن دی‌اکسید زیستی

فعالیت زیست کاتالیزوری انیدریاز کربونیک (CA)تثبیت‌شده بر روی پشتیبان کامپوزیت کیتوزان / SiO [ ۲ ] / γ - Fe [ ۲ ] (یعنی پوشش سطح)مورد بررسی قرار گرفت. علاوه بر این، یک کمپلکس مدل Zn (II)مصنوعی (Zn - his)سنتز شد و روی کیتوزان / SiO [ ۲ ] / γ - Fe [ ۲ ] O [ ۳ ] برای مطالعه فعالیت کاتالیتیک آن برای هیدراتاسیون کربن دی‌اکسید (CO۲)تثبیت شد. ماده مغناطیسی هسته (γ - Fe [ ۲ ] O [ ۳ ])در پشتیبان، بازیابی آسان کاتالیست را با استفاده از میدان مغناطیسی القا کرد. خواص فیزیکی و شیمیایی پشتیبان توسط طیف‌سنجی شکست اشعه ایکس (XRD)، مغناطیس سنجی نمونه ارتعاشی (VSM)، میکروسکوپ الکترونی روبشی از ماموریت می‌دانی (FE - SEM)، میکروسکوپ الکترونی عبوری از ماموریت می‌دانی (FE - TEM)و طیف‌سنجی مادون‌قرمز تبدیل فوریه (FTIR)تعیین شد. پیچیدگی Zn (II)- ترکیب او با آنالیز عنصری، طیف‌سنجی بازتابندگی منتشر فرابنفش - مرئی (UV - vis DRS و روش‌های طیف‌سنجی FTIR مشخص شد. عملکردهای کاتالیتیک کمپلکس CA و zn برای هیدرولیز پارا - نیتروفنیل استات (p - NPA)بوسیله طیف‌سنجی UV - vis مطالعه شدند. ثابت میکائلیس (Km)برای CA آزاد، Zn - هیستیدین آزاد، CA تثبیت‌شده و کمپلکس Zn - هیستیدین تثبیت‌شده به ترتیب ۹.۵۴، ۱۹.۴۶، ۱۳.۸۷ و ۲۶.۰۱ mM بود، در حالی که فعالیت کلی (Kcat / Km)برای این چهار کاتالیست به ترتیب ۴۵۳.۲، ۹۱.۳۶، ۳۰۳.۲ و ۵۲.۳۲ M - ۱ s - ۱ s - ۱ بود. آنالیز حرارتی و نتایج تست پایداری ذخیره‌سازی نشان می‌دهد که Zn - کمپلکس او در دمای بالا فعالیت بسیار بالاتری دارد و می‌تواند در مقایسه با CA آزاد و تثبیت‌شده به مدت طولانی تری ذخیره شود. هم CA تثبیت‌شده و هم Zn - کمپلکس او برای جذب زیستی CO۲ مورد بررسی قرار گرفتند. مطالعات قابلیت استفاده مجدد نشان می‌دهد که هم CA تثبیت‌شده و هم Zn تثبیت‌شده فعالیت قابل‌توجهی را پس از ۱۰ سیکل استفاده حفظ کرده‌است. مشخص شد که کاتالیست های تثبیت‌شده پایدار بوده و بطور مغناطیسی از محلول جدا می‌شوند. این کاتالیزورها هیدراسیون سریع CO۲ را در محلول آبی نشان می‌دهند. مطالعات قابلیت استفاده مجدد نشان می‌دهد که CA تثبیت‌شده و Zn تثبیت‌شده - فعالیت قابل‌توجهی را پس از ۱۰ سیکل استفاده حفظ کرده‌است.
ترجمه شده با

سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

95/12/18 - با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس و کروم٬ چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.