Una enzima para hacer biodegradables los compuestos de la silicona
Diseñan una enzima capaz de romper los enlaces y hacer biodegradables los compuestos de la silicona. Así, lograrían que se degraden al entrar en contacto con el aire. Por primera vez, un equipo de científicos ha diseñado una enzima que puede romper los enlaces persistentes creados por el hombre entre el silicio y el carbono. Estos existen en productos químicos ampliamente utilizados y son conocidos como siloxanos o siliconas. El descubrimiento es un primer paso para hacer que los químicos, que pueden permanecer en el medio ambiente, sean biodegradables.
COMPUESTOS DE SILICONA BIODEGRADABLES
«La naturaleza es una química asombrosa, y su repertorio ahora incluye romper enlaces en siloxanos que antes se pensaba que evadían el ataque de organismos vivos», afirma Frances Arnold, profesora Linus Pauling de Ingeniería Química, Bioingeniería y Bioquímica en Caltech. Arnold y sus colegas, incluido Dimitris (Dimi) Katsoulis de Dow Inc., con sede en Michigan, utilizaron la evolución dirigida para crear la nueva enzima que escinde los enlaces silicio-carbono.
El descubrimiento es un primer paso para hacer que los químicos, que pueden permanecer en el medio ambiente, sean biodegradables.
Los investigadores dicen que si bien los usos prácticos de su enzima diseñada aún podrían tardar una década o más, su desarrollo abre la posibilidad de que algún día los siloxanos puedan degradarse biológicamente. «Por ejemplo, los organismos naturales podrían evolucionar en ambientes ricos en siloxano para catalizar una reacción similar, o versiones mejoradas de enzimas desarrolladas en laboratorio, como ésta, podrían usarse para tratar contaminantes de siloxano en aguas residuales», dice Arnold.
Katsoulis explica que la naturaleza no utiliza enlaces silicio-carbono, «pero nosotros sí lo hacemos y lo hemos hecho durante unos 80 años. La naturaleza volátil de algunos de estos compuestos justifica la investigación ambiental y de salud para comprender adecuadamente los mecanismos de degradación de estos materiales en el medio ambiente».
Silicio y oxígeno. Los químicos siloxanos se pueden encontrar en innumerables productos, incluidos los utilizados en la limpieza del hogar, el cuidado personal y las industrias automotriz, de la construcción, electrónica y aeroespacial. La columna vertebral química de los compuestos está formada por enlaces silicio-oxígeno. Por su parte, los grupos que contienen carbono, a menudo metilo, están unidos a los átomos de silicio.
«La columna vertebral de silicio y oxígeno le da al polímero un carácter similar al inorgánico, mientras que los grupos silicio-metilo le dan al polímero características similares a las orgánicas. Por lo tanto, estos polímeros tienen propiedades materiales únicas, como alta estabilidad térmica y oxidativa, baja tensión superficial y una gran flexibilidad de la columna vertebral, entre otras cosas», afirma Katsoulis.
La seguridad de la silicona. Se cree que los siloxanos persisten en el medio ambiente durante días o meses. Por lo tanto, la investigación en curso tiene como objetivo proporcionar una mayor comprensión científica sobre la seguridad para la salud y el medio ambiente de los materiales de silicona.
Los químicos naturalmente comienzan a fragmentarse en pedazos más pequeños, especialmente en el suelo o en ambientes acuáticos. Esos fragmentos se vuelven volátiles o escapan al aire, donde se degradan al reaccionar con los radicales libres en la atmósfera. De todos los enlaces de los siloxanos, los enlaces silicio-carbono son los más lentos en romperse.
La enzima diseñada no escinde directamente el enlace silicio-carbono, sino que oxida un grupo metilo en los siloxanos en dos pasos secuenciales. Básicamente, esto significa que dos enlaces carbono-hidrógeno se reemplazan por enlaces carbono-oxígeno, y este cambio permite que el enlace silicio-carbono se rompa más fácilmente.
Con informaciones de Science.