유기물의 즉각적인 합성 및 완전한 특성화

Aug 02, 2023

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 9297(2022) 이 기사 인용

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laccase@Co3(PO4)2·하이브리드 나노플라워(HNF)의 즉각적인 제조를 위해 "농축 방법"이라는 새로운 접근 방식이 개발되었습니다. 구성된 HNF는 가장 높은 활성 회복에 도달하기 위해 염화 코발트와 인산염 완충액의 농도를 최적화하여 얻어졌습니다. 30mM CoCl2와 160mM 인산염 완충액(pH 7.4)의 혼합은 나노물질의 빠른 이방성 성장을 가져왔습니다. 목적된 방법은 HNF 합성에 대해 가장 많이 보고된 접근법과 같이 가혹한 조건과 전구체의 장기간 배양을 포함하지 않았습니다. 고정된 락케이스와 유리된 락케이스의 촉매 효율은 각각 460과 400 M-1S-1이었습니다. 또한, 제조된 생체촉매의 효소활성은 유리효소(0.5 U mL-1)의 113%였다. 합성된 HNF의 안정성은 pH 6.5~9.5 및 상승된 온도에서 400% 향상되었습니다. laccase@Co3(PO4)2·HNFs의 활성은 10회 재사용 주기 후에 초기 값의 50%로 감소하여 효소가 성공적으로 고정되었음을 나타냅니다. 구조 연구에 따르면 인산코발트와 혼성화한 후 α-나선 함량이 32% 증가한 것으로 나타났으며, 이는 고정된 라카제의 활성과 안정성을 향상시켰습니다. 더욱이, 제조된 HNF는 새로운 오염물질인 목시플록사신을 제거하는 상당한 능력을 나타냈다. 항생제(10 mg L−1)는 흡착과 생분해를 통해 24시간 후에 각각 24%와 75% 제거되었습니다. 이 연구는 산업, 생물 의학 및 환경 응용 분야를 위한 효율적인 생체 촉매, 바이오 센서 및 흡착제 제조에 사용될 수 있는 새로운 HNF 합성 방법을 소개합니다.

폐수에 의약품, 개인 위생용품(PCP), 페놀성 화합물, 에스트로겐성 화합물과 같은 미량 오염물질이 존재하는 것에 대한 우려가 커지고 있습니다1,2. 지난 20년 동안 환경 및 산업 응용을 위해 다양한 이종 생체촉매가 개발되었습니다3. laccase, 망간 퍼옥시다제, 양 고추냉이 퍼옥시다제와 같은 다양한 효소가 미세 오염물질 제거에 활용되어 왔습니다. 고정화 시 효소의 활성이 감소할 수 있지만 고정화된 효소는 재사용이 가능하고 작동 조건에 대해 보다 안정적입니다4. 이에 전기방사섬유, 자성나노입자, 멤브레인, 천연고분자 등 다양한 유기 및 무기 지지체에 대한 효소 고정화 기술이 개발되었다.5,6,7.

4세대 플루오로퀴놀론(FQ)인 목시플록사신은 중국 전체 FQ 소비량의 34.6% 이상을 차지합니다8. 주로 폐렴과 피부 감염 치료에 사용됩니다. 최근 중증급성호흡기증후군 코로나바이러스2에 대한 사용으로 인해 목시플록사신의 소비가 일시적으로 증가하고 있다. 그러므로 환경에서 목시플록사신의 소비, 방출 및 축적은 위협적일 수 있습니다8. Moxifloxacin은 또한 Pseudokirchneriella subcaptitata9의 성장에 대해 가장 독성이 강한 FQ입니다. 마찬가지로 Ceriodaphnia dubia와 Daphnia manga10의 성장과 번식에 심각한 부정적인 영향을 미쳤습니다. 따라서 목시플록사신의 환경 내 소비 및 방출 증가는 생태계와 인간 건강에 위협이 될 수 있습니다. 폐수에서 항생제를 제거하기 위한 현재 접근법의 효율성은 제한적입니다11. 이와 관련하여, 지금까지 항생제 제거를 위한 생체촉매작용, 광촉매작용, 전기촉매작용 등 다양한 기술이 확립되어 있다. 산화환원효소인 Laccases는 환경 및 산업 응용 분야에서 널리 사용되고 있다15,16. 비스페놀 A, 크리스탈 바이올렛, 애시드 오렌지-7, 레보플록사신 등과 같은 광범위한 오염물질의 생물학적 제거를 위해 유리 및 고정화된 락카제가 통합되었습니다. 그러나 효소(유리 또는 고정)에 의한 목시플록사신의 제거는 이전에 보고된 바가 없습니다.