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Biotecnologia: enzimas em acção
Artur Cavaco-Paulo, da Universidade do Minho e Georg Guebitz da Universidade de Graz de Tecnologia, revelam-nos os avanços da tecnologia enzimática para a biotransformação de polímeros sintéticos
No campo da biotecnologia, as enzimas estão a ser usadas e melhoradas para a sua aplicação na biotransformação de polímeros sintéticos, permitindo alargar eficientemente a utilização destes às mais diversas áreas, como manufactura de têxteis, microelectrónica e próteses médicas.
Num artigo de revisão publicado na revista Trends in Biotechnology, Artur Cavaco-Paulo, do Departamento de Engenharia Têxtil da Universidade do Minho e o seu colega Georg Guebitz da Universidade de Graz de Tecnologia, revelam-nos os avanços da tecnologia enzimática para a biotransformação de polímeros sintéticos.
Os autores enumeram as diversas enzimas que hidrolizam diversos polímeros sintéticos: as nitrilases actuam nos poliacrilonitrilos; as proteases, amidases e cutinases nas poliamidas; as cutinases, lipases e esterases no PET. Indicam também como quantificar a eficiência do tratamento enzimático, através de métodos simples como tensiometria ou medições de hidrofilicidade ou de outros mais complexos.
O futuro passará por melhorar a eficiência das próprias enzimas através de engenharia genética. É desejável que as enzimas conduzam a sua acção não apenas nas extremidades dos polímeros mas também na parte central, fazendo com que a hidrofilia seja mais homogénea; se se alterarem os seus centros activos (os locais das enzimas onde se ligam os substratos e onde ocorre a reacção), fazendo com que estes sejam maiores, os polímeros podem ser melhor acomodados. Tal já foi posto em prática: a alteração de um único aminoácido no centro activo de uma cutinase extraída de uma bactéria levou a um aumento de cerca de 5 vezes da sua eficiência de hidrólise. É ainda necessário compreender melhor outros elementos estruturais das enzimas, como as regiões necessárias à adsorção e condução da enzima ao longo do substrato, para um eficaz desenvolvimento de enzimas com actividade aumentada.
Os polímeros são compostos formados por unidades estruturais repetidas, os monómeros, unidos por ligações químicas covalentes, constituindo todo o mundo vivo e não vivo. A partir de 1909, o número de polímeros existentes aumentou, com a produção do primeiro polímero sintético, a baquelite, uma resina quimicamente estável e resistente ao calor. Aparecia, assim, o primeiro plástico. Desde então muitos polímeros sintéticos têm sido produzidos, como por exemplo o nylon (em 1935), o polietileno (sintetizado pela primeira vez por acidente em 1898 e novamente sintetizado industrialmente por acidente em 1933) e o teflon (em 1938).
A aplicação destes polímeros sintéticos é enorme na actualidade. Desde a manufactura de têxteis, passando pela microelectrónica, bioprocessamento, embrulho de alimentos, próteses médicas, etc. Muitas destas aplicações implicam contudo que os polímeros sintéticos tenham que ser revestidos por compostos bioactivos. Por exemplo, o composto PET (polietilenotereftalato) quando protegido por uma camada bioactiva pode ser usado como material biocompatível ou hemocompatível (vasos sanguíneos artificiais), superfície antimicrobiana e na engenharia de tecidos. Outro passo essencial é a hidrofilização do material (capacidade de reagir com a água), a qual reduz a adesão bacteriana, diminuindo, deste modo, o risco de infecção.
É também essencial hidrofilizar os materiais têxteis feitos de PET e de poliamidas porque, de outro modo, a transpiração não poderia penetrar no material e evaporar, para além de reter nódoas e energia estática. Existem vários métodos de hidrofilização, como a ultrafiltração e o tratamento alcalino, mas podem exigir o uso de químicos agressivos, o que comporta problemas ambientais. Mas uma hidrólise limitada da superfície desses compostos, levada a cabo por enzimas, aumenta a sua hidrofilia, mantendo inalterado o grosso das suas propriedades.
(Luísa Pereira [investigadora em Genética populacional no IPATIMUP])
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