Gran avance: Un nuevo proceso de aditivos puede fabricar productos químicos de alto valor añadido mejores y más ecológicos.
"Nuestra investigación abre posibilidades fascinantes para el futuro del desarrollo farmacéutico y agroquímico"
Investigadores del Centro de Innovación en Bioenergía Avanzada y Bioproductos (CABBI) han logrado un importante avance que podría conducir a productos químicos agrícolas y de uso cotidiano mejores y más ecológicos.
Un equipo de investigadores del Centro de Innovación en Bioenergía y Bioproductos Avanzados (CABBI) utilizó un proceso fotoenzimático para mezclar con precisión el flúor, un importante aditivo, en unas sustancias químicas muy utilizadas llamadas olefinas. Este método innovador ofrece una estrategia eficiente y ecológica para crear productos químicos de alto valor con aplicaciones potenciales en agroquímicos, productos farmacéuticos, combustibles renovables y otros. De izquierda a derecha: Yujie Yuan, Zhengyi Zhang, Huimin Zhao (sentado), líder del tema de la conversión CABBI, Wesley Harrison y Maolin Li, autor principal, en su laboratorio del Instituto de Biología Genómica Carl R. Woese de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign.
Center for Advanced Bioenergy and Bioproducts Innovation (CABBI)
Mediante un proceso que combina enzimas naturales y luz, el equipo de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign ha desarrollado una forma ecológica de mezclar con precisión flúor, un importante aditivo, con sustancias químicas llamadas olefinas, hidrocarburos utilizados en una amplia gama de productos, desde detergentes hasta combustibles y medicamentos. Este método pionero ofrece una nueva estrategia eficaz para crear sustancias químicas de alto valor con aplicaciones potenciales en agroquímicos, productos farmacéuticos, combustibles renovables, etc.
El estudio, publicado en Science, ha sido dirigido por Huimin Zhao, líder del tema de conversión del CABBI, catedrático de Ingeniería Química y Biomolecular (ChBE), líder del tema de Diseño de Biosistemas del Instituto Carl R. Woese de Biología Genómica (IGB) y director del Instituto Molecule Maker Lab de la NSF en Illinois; y por Maolin Li, autora principal e investigadora postdoctoral asociada del CABBI, el ChBE y el IGB.
Como aditivo, el flúor puede hacer que los productos agroquímicos y los medicamentos funcionen mejor y duren más. Su pequeño tamaño, sus propiedades electrónicas y su capacidad para disolverse fácilmente en grasas y aceites influyen profundamente en la función de las moléculas orgánicas, aumentando su absorción, estabilidad metabólica e interacciones con las proteínas. Sin embargo, añadir flúor es complicado y suele requerir procesos químicos complejos que no siempre son respetuosos con el medio ambiente.
Los científicos de este estudio utilizaron una "fotoenzima" -una enzima reutilizada que funciona con luz- para ayudar a introducir flúor en estas sustancias químicas. Gracias a la luz y a las fotoenzimas, pudieron añadir flúor a las olefinas con precisión, controlando exactamente dónde y cómo se añade. Como este método no sólo es respetuoso con el medio ambiente, sino también muy específico, permite crear con mayor eficacia nuevos compuestos útiles que antes eran difíciles de fabricar.
Este método llena un gran vacío en la química molecular, ya que los métodos anteriores para añadir flúor eran limitados e ineficaces. También abre nuevas posibilidades para crear 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 podrían ser más eficaces a la hora de proteger los cultivos, y que los medicamentos podrían ser más potentes o tener menos efectos secundarios.
"Este avance representa un cambio significativo en la forma de abordar la síntesis de compuestos fluorados, cruciales en numerosas aplicaciones, desde la medicina a la agricultura", afirma Zhao. "Aprovechando el poder de las enzimas activadas por la luz, hemos desarrollado un método que mejora la eficacia de estas síntesis y se ajusta a la sostenibilidad medioambiental. Este trabajo podría allanar el camino para nuevas tecnologías más ecológicas en la producción química, lo que supone una victoria no sólo para la ciencia, sino para la sociedad en general."
La investigación hace avanzar la misión bioenergética del CABBI al ser pionera en métodos innovadores de biocatálisis que pueden mejorar la producción de productos químicos de base biológica, es decir, los 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 se alinea con el objetivo de CABBI de crear soluciones bioenergéticas sostenibles que minimicen el impacto medioambiental y reduzcan la dependencia de los combustibles fósiles.
También contribuye a la misión más amplia del Departamento de Energía de Estados Unidos (DOE) de impulsar los avances en bioenergía y bioproductos. Los métodos desarrollados en este estudio pueden conducir a procesos industriales más sostenibles que consuman menos energía y reduzcan los residuos químicos y la contaminación, apoyando los objetivos del DOE de fomentar las tecnologías de energía limpia. La capacidad de crear eficazmente compuestos fluorados de alto valor podría dar lugar a mejoras en diversos campos, como las fuentes de energía renovables y los bioproductos que favorecen el crecimiento económico y la sostenibilidad medioambiental.
"Nuestra investigación abre posibilidades fascinantes para el futuro del desarrollo farmacéutico y agroquímico", afirmó Li. "Al integrar el flúor en moléculas orgánicas mediante un proceso fotoenzimático, no sólo potenciamos las propiedades beneficiosas de estos compuestos, sino que además lo hacemos de una forma más responsable con el medio ambiente. Es emocionante pensar en las posibles aplicaciones de nuestro trabajo para crear productos más eficaces y sostenibles de uso cotidiano."
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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