有機化合物の瞬時合成と完全な特性評価

Jul 31, 2023

Scientific Reports volume 12、記事番号: 9297 (2022) この記事を引用

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1 オルトメトリック

メトリクスの詳細

「濃縮法」と呼ばれる新しいアプローチが、ラッカーゼ@Co3(PO4)2・ハイブリッドナノフラワー(HNF)の即時製造のために開発された。 構築された HNF は、最高の活性回復率を達成するために塩化コバルトとリン酸緩衝液の濃度を最適化することによって得られました。 30 mM CoCl2 および 160 mM リン酸緩衝液 (pH 7.4) を組み込むと、ナノ材料の高速異方性成長がもたらされました。 この目的の方法は、HNF の合成で最も報告されているアプローチのように、過酷な条件や前駆体の長時間のインキュベーションを必要としませんでした。 固定化および遊離ラッカーゼの触媒効率は、それぞれ460および400 M-1S-1でした。 また、調製した生体触媒の酵素活性は遊離酵素（0.5 U mL-1）の113％でした。 合成された HNF の安定性は、pH 6.5 ～ 9.5 および高温で 400% 向上しました。 ラッカーゼ@Co3(PO4)2・HNFの活性は、10回の再利用サイクル後に初期値の50%に低下し、酵素の固定化が成功したことを示しています。 構造研究により、リン酸コバルトとのハイブリダイゼーション後のαヘリックス含有量が 32% 増加し、固定化ラッカーゼの活性と安定性が向上したことが明らかになりました。 さらに、作製された HNF は、新たな汚染物質としてのモキシフロキサシンを除去するかなりの能力を示しました。 抗生物質 (10 mg L-1) は、24 時間後に吸着と生分解によりそれぞれ 24% と 75% 除去されました。 この研究は、産業、生物医学、および環境用途のための効率的な生体触媒、バイオセンサー、および吸着剤の製造に使用できる可能性のある HNF を合成するための新しい方法を紹介します。

廃水中の医薬品、パーソナルケア製品 (PCP)、フェノール化合物、エストロゲン化合物などの微量汚染物質の存在に対する懸念が高まっています1、2。 過去 20 年にわたり、環境および産業用途向けにさまざまな不均一生体触媒が開発されてきました 3。 微量汚染物質の除去には、ラッカーゼ、マンガンペルオキシダーゼ、西洋わさびペルオキシダーゼなどの幅広い酵素が利用されています。 固定化すると酵素の活性は低下する可能性がありますが、固定化された酵素は再利用可能であり、操作条件に対してより安定しています4。 これに関連して、酵素固定化技術は、電界紡糸繊維、磁性ナノ粒子、膜、天然ポリマーなどのさまざまな有機および無機支持体上で開発されました5、6、7。

モキシフロキサシンは第 4 世代フルオロキノロン (FQ) として、中国における FQ 消費量の 34.6% 以上を占めています8。 主に肺炎や皮膚感染症の治療に使用されます。 最近、重症急性呼吸器症候群コロナウイルス 2 に対するモキシフロキサシンの使用により、モキシフロキサシンの消費量が一時的に増加しました。 したがって、環境中でのモキシフロキサシンの消費、放出、蓄積は脅威となる可能性があります8。 モキシフロキサシンは、Pseudokirchneriella subcaptitata9 の増殖に対して最も毒性の高い FQ です。 同様に、Ceriodaphnia dubia および Daphnia マンガ 10 の成長と繁殖に対して重大な悪影響を示しました。 したがって、環境中でのモキシフロキサシンの消費量と放出の増加は、生態系と人間の健康を脅かす可能性があります。 廃水から抗生物質を除去する現在のアプローチの効率には限界があります11。 これに関して、生体触媒 12、光触媒 13、電気触媒 14 など、抗生物質を除去するためのさまざまな技術がこれまでに確立されています。酸化還元酵素であるラッカーゼは、環境および産業用途に広く使用されています 15,16。 遊離ラッカーゼと固定化ラッカーゼは、ビスフェノール A、クリスタル バイオレット、アシッド オレンジ 7、レボフロキサシンなどの幅広い汚染物質の生物学的除去に組み込まれています 17、18、19、20。 しかし、酵素（遊離または固定化）によるモキシフロキサシンの除去はこれまで報告されていませんでした。