Imobilização Enzimática

Imobilização enzimática

O principal interesse em imobilizar uma enzima é obter um biocatalisador com atividade e estabilidade que não sejam afetadas durante o processo (BAUMER; DIEGO, 2008).

De uma forma geral, busca-se, com a imobilização, propiciar o uso de enzimas ou células por períodos prolongados através de processos contínuos ou semicontínuos. Acredita-se que o desenvolvimento de novos suportes de imobilização, aliado à utilização de técnicas de biologia molecular, possam contribuir para o desenvolvimento de novos processos em larga escala (CARVALHO, 2006). Existem quatro princípios básicos para a imobilização de biocatalisadores, sendo eles a ligação a superfícies, o aprisionamento em matrizes porosas, a contenção por membranas e a auto-agregação (CARVALHO, 2006).

O método de imobilização por meio de ligação a superfícies pode ser realizado por meio de interações iônicas ou adsortivas, ou através de ligações covalentes entre grupos reativos do suporte e do biocatalisador. A ligação por meio de adsorção e/ou interações iônicas é um método simples e barato, sendo a principal desvantagem a vulnerabilidade de perda dos biocatalisadores imobilizados para o meio reacional. Para aumentar a massa de biocatalisadores imobilizados, suportes porosos têm sido geralmente utilizados, permitindo a ligação do biocatalisador também à estrutura superficial interna. Por outro lado, a imobilização por meio de ligações covalentes resulta em uma interação biocatalisador-suporte mais forte, sendo a principal desvantagem o risco de danos à membrana celular, no caso de imobilização de células (CARVALHO, 2006). O método de aprisionamento consiste em aprisionar ou enclausurar a molécula de enzima dentro de uma matriz polimérica, de forma que seja possível a entrada do substrato e saída do produto, mas não da enzima. O método se subdivide, de acordo com o material utilizado, em aprisionamento em gel, onde são usados materiais tais como o ágar, poliacrilamida, gelatina e alginato, e aprisionamento em fibra em que o acetato de celulose é um exemplo típico. Uma terceira subdivisão diz respeito ao aprisionamento em nano/microcápsulas, onde as enzimas são retidas dentro de membranas poliméricas, preparadas à partir de material semi-permeável que permitem a difusão do substrato e do produto (FERNANDES; LIMA; LOPES, 2010). Como principais desvantagens, são citados o pequeno volume disponível para a contenção das células imobilizadas, a perda de células para o meio de fermentação, que limitam a quantidade de células imobilizadas nas esferas, e a instabilidade dos suportes normalmente utilizados, que limita a utilização dos agregados por longos períodos (PARK; CHANG, 2000). O método de imobilização por meio de contenção em membranas envolve a utilização de membranas pré-formadas ou a formação in situ da membrana em torno das células a serem imobilizadas. Este método, também conhecido como encapsulamento, tem sido utilizado como uma tecnologia alternativa ao aprisionamento em matrizes porosas, uma vez que oferece vantagens como maior capacidade de contenção de células e prevenção da perda de células para o meio de fermentação (FERNANDES; LIMA; LOPES, 2010). O método de imobilização por meio de auto-agregação envolve a agregação ou a floculação das células de maneira natural

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