Superando los límites de la producción química respetuosa con el medio ambiente con Azarien

Un equipo de investigadores pioneros del Centro de Innovación Avanzada en Bioenergía y Bioproductos (CABBI) ha logrado un gran avance en el complejo mundo de la química molecular.

¿Su atención? Los azaarenos, piezas únicas de un rompecabezas molecular, son importantes para muchos productos cotidianos, desde agroquímicos respetuosos con el medio ambiente hasta medicamentos esenciales. El equipo de CABBI demostró un enfoque innovador para convertir estas moléculas, un descubrimiento innovador que promete nuevas reacciones químicas industrialmente relevantes y soluciones energéticas sostenibles.

El foco de su investigación es el uso de sistemas fotoenzimáticos. En términos simples, es el equivalente a sobrecargar a los pequeños trabajadores de la naturaleza, las enzimas, con una linterna, permitiéndoles ensamblar o reparar estructuras moleculares de maneras inusuales. Aprovechando el poder de la luz, estos científicos han descubierto nuevas reacciones químicas que antes se pensaba que estaban fuera de su alcance.

Estudios, publicados en Química de la naturalezarealizado por investigadores de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign.

Los autores principales son el líder del tema de conversión de CABBI, Human Zhao, profesor de ingeniería química y biomolecular (ChBE), líder del tema de diseño de biosistemas en el Instituto Carl R. Voss de biología genómica (IGB) y director del Instituto NSF Molecular Maker Lab en Illinois. . ; y Mullen Lee, investigador postdoctoral asociado de CABBI, ChBE e IGB.

Los azaarenos, aparentemente pequeños en el vasto universo de la química, desempeñan sin embargo un papel monumental. Son los componentes básicos de muchos compuestos y también afectan al ADN de nuestras células. Pero el desafío siempre ha estado a su alcance.

Gracias al desarrollo por parte del equipo de un sistema ene-reductasa, un conjunto de herramientas moleculares especiales que utiliza la enzima ene-reductasa que el laboratorio de Zhao ha utilizado en estudios anteriores, los investigadores encontraron una manera de transformar estas moléculas de una manera compleja sin causar daños.

Uno de los logros más destacados de su trabajo es el dominio de la transferencia enantioselectiva de átomos de hidrógeno. Las moléculas suelen venir en versiones diestras y zurdas, o enantiómeros, muy parecidos a los guantes. El enfoque del equipo les permite apuntar y personalizar selectivamente cualquier prescripción con una precisión incomparable. Además, a través del control remoto del estéreo podrán realizar estos ajustes precisos a distancia.

Para CABBI y el sector de la bioenergía, este descubrimiento supone un punto de inflexión. Los biocombustibles y los biocombustibles (energía y productos derivados de materiales vegetales en lugar de petróleo) representan un futuro más verde y sostenible. La investigación del equipo ha ampliado la gama de reacciones químicas y bioproductos que se pueden producir de manera eficiente.

El estudio también introdujo el concepto de fotocatálisis espontánea, una técnica revolucionaria que asegura la continuidad en estas reacciones. Esto podría abrir nuevas vías para producir biocombustibles y bioproductos a partir de una amplia gama de materias primas de biomasa, que se alinean directamente con los objetivos de CABBI y la misión más amplia del DOE de promover soluciones de fabricación y energía sostenible.

«Con nuestro novedoso enfoque sobre los azarenos y el uso de la transferencia enzimática de átomos de hidrógeno, no sólo estamos superando los límites de la química», afirmó Zhao. «Estamos sentando las bases para un futuro más sostenible e innovador. Nuestra investigación ha ampliado el conjunto de herramientas disponibles para una producción respetuosa con el medio ambiente y tiene el potencial de ir más allá de los agroquímicos».

Más allá del laboratorio, el potencial para aplicaciones en el mundo real es enorme, desde liderar la energía sostenible hasta promover productos químicos agrícolas más seguros. El crecimiento de la bioenergía y los bioproductos puede generar crecimiento económico, nuevas industrias, empleos y productos para los consumidores y fuentes de energía potencialmente más asequibles. Al promover métodos de producción sostenibles y eficientes, la investigación puede reducir la contaminación y la degradación ambiental, lo que resultará en aire y agua más limpios para las comunidades.

Mientras el mundo se enfrenta a los desafíos medioambientales y a la necesidad de soluciones sostenibles, estos descubrimientos iluminan el camino a seguir, afirmó Lee.

«Como investigador postdoctoral en este proyecto, he estado profundamente inmerso en las complejidades de Azarin y sus posibilidades. Es realmente gratificante superar los desafíos del control estéreo remoto y ser testigo de las posibilidades transformadoras de nuestros resultados». «Sólo sobre las sutilezas de las reacciones químicas; se trata del futuro de la energía sostenible y más. Estoy emocionado de ver a dónde nos lleva este viaje», dijo Lee.