BIOCATALIZADORES IMOBILIZADOS - RESUMO

A imobilização é definida, segundo a literatura, no contexto bioquímico, de duas maneiras: Como o movimento independente das células ou enzimas devido sua localização no agente imobilizador; Bem como a fixação dessas células e enzimas em um determinado ambiente. O fato de que a atividade catalítica não é afetada negativamente, o uso contínuo, a estabilidade crescente e o reaproveitamento do material biológico são as principais vantagens desse processo. Dentro da imobilização, há dois possíveis leitos de atuação: A aderência à superfície espontaneamente (As células são fixadas ao suporte de imobilização por ligações iônicas e covalentes) e a agregação física aprisionada (são encapsulados em polissacarídeos, proteínas e plímeros sintéticos). A imobilização eleva a atividade fermentativa da levedura, por exemplo, em sistemas contínuos há uma diminuição do risco de contaminação, tornando a extração do produto mais eficiente. Há 3 motivos básicos para que haja imobilização celular: 1) Reutilizar o catalisador por mais de um ciclo fermentativo; 2)Usar um processo contínuo sem reciclo celular; 3) O aumento da estabilidade do catalisador quanto às variações básicas de pH e temperatura, por exemplo. Com relação às enzimas, existem prós e contras quanto à sua utilização na imobilização pois considera-se, inicialmente, que as enzimas imobilizadas são mais estáveis, quando comparadas a enzimas livres, e podem ser reutilizadas, possibilitando uma reutilização num processo contínuo; No entanto, observou-se que a imobilização de células é mais vantajosa do que a de enzimas pois evita o trabalho de extraí-las dos microorganismos para, em seguida, fixa-las a um suporte, apresentar menor custo e maior resistência à perturbações ambientais.

DISCUSSÃO

Não existe um protocolo universal de imobilização e/ou suporte e para que se obtenha êxito nesse processo, é necessário seguir parâmetros baseados em dois fatores: 1) As características peculiares do material biológico em pauta; 2) As condições de uso do sistema imobilizado. Esses métodos de imobilização são divididos em 4 grandes grupos: 1) Auto-agregação; 2) Aderência à superfície; 3) Aprisionamento em matrizes porosas; 4) Contenção por barreiras.

O método de auto-agregação envolve a agregação das células de maneira natural ou artificialmente induzidas e, dessa forma, os biocatalizadores são ligados entre si sem a necessidade do uso de um suporte de imobilização. Em função da sensibilidade de instabilidade dos agregados celulares, esse método exige a adição de agentes químicos que formem ligações cruzadas entre as células; O método de aderência à superfície pode ser realizado por meio de reações iônicas ou adsortivas ou através de ligações covalentes entre os grupos reativos do suporte e do biocatalizador. Trata-se de um método simples e barato, existindo a possibilidade de regenerar a matriz utilizada, porém apresenta como desvantagem a vulnerabilidade de perda dos biocatalizadores imobilizados, impedindo o trabalho em condições muito severas; O método de imobilização por meio de aprisionamento em matrizes porosas normalmente envolve a sintetização in situ da matriz porosa em torno dos biocatalizadores a serem imobilizados de modo que os poros da matriz formada sejam menores do que os das células a serem imobilizadas. Devido a possibilidade de uso dos polímeros hidrofílicos biocompatíveis como suportes de imobilização, este tem sido um método extensamente estudado, além de que as células imobilizadas de uma matriz hidrofílica podem ser protegidas de condições não adequadas de pH e temperatura. Porém, como desvantagem, existe o pequeno volume disponível para a contenção das células, a perda de células para o meio de fermentação e instabilidade dos suportes normalmente utilizados; O método de imobilização por contenção de barreiras envolve a utilização de membranas pré-formadas ou a formação da membrana in situ em torno das células a serem imobilizadas.