ترجمة بتصرف: ميشيل رحال، الكيمياء العربي
استطاع علماء نمساويين إظهار أنزيم اللاكاز Laccase على أنه أنزيم صديق للبيئة، ويمكن استخدامه لاستبدال عوامل تجفيف الدهانات التي لها صفة السمية.
في الوقت الحالي، تستخدم الدهانات المائية الحاوية على معادن ثقيلة حيث تقوم بتجفيف طبقة ريزين الألكيد (بولي إستر) المستخدمة كعوامل ربط cross-linking عن طريق تحفيز عملية الارتباطات بين الأجزاء غير المشبعة من الحموض الدسمة من خلال أكسدتها. غالباً ما تكون المعادن الثقيلة سامة، فمن الشائع استخدام الكوبالت كحفاز، لذا كان من الضروري البحث عن مواد بديلة.
- قرر إنريك اسيرو Enrique Herrero Acero، من المركز الصناعي للتقانة الحيوية Centre of Industrial Biotechnology في غراز Graz، مع زملائه باستبدال حفازات المعادن الثقيلة بجملة أنزيم اللاكاز-مركب وسطي*(1)، الذي يعد حفازاً غير سام. وجد اللاكاز في بكتيريا الفونجي fungi والنباتات، وتستطيع تحفيز أكسدة العديد من المركبات الفينولية، وهي مستخدمة أصلاً في مجالات أخرى، من ضمنها الطعام، لب الثمار، الورق، وصناعة الألياف.
المركبات الوسطية هي جزيئات صغيرة، تقوم بتوسيع مجال الركازة لأنزيم عن طريق سلوك ناقل الكتروني electronic shuttle، بين الأنزيم والركازة. واجه اسيرو تحدياً بانتقاء المركب الوسطي الأكثر فعالية عن طريق إجراء فحص سريع. استخدم الفريق نظام تحسس للفلورة Fluorescent sensor، لقياس تركيز الأوكسيجين على الطبقة على أساس استهلاك الأوكسيجين في تفاعل الربط بين السلاسل. يستخدم نظام تحسس الصباغ كمشعر، مثبت ضمن بولي ستيرن، حيث يتم اخماد التألق بالأوكسيجين، مما يسمح بمتابعة جريان التفاعل في المستحلب والطبقة الجافة.
أثبت المركب 1-هيدروكسي بنزوتريازول 1-Hydroxybenzotriazole على أنه مركب وسطي فعال من أجل اللاكاز في عملية أكسدة ريزين الألكيد، وأظهرت عملية قياس استهلاك الأوكسيجين خلال جريان التفاعل بأنها حدثت بآلية جذرية ضمن طورين، بواسطة بيروكسي-ربط السلاسل. باستخدام تقنية الفحص، يعتزم اسيرو على “البحث عن وسطاء وبأداء أعلى ومن مصادر متجددة”.
آندرو لاوز Andrew Laws، من جامعة هادرسفيلد Huddersfiled University، انكلترا، أخصائي في مجال التحفيز الأنزيمي وآلية التفاعلات البيو-كيميائية، يقول: “يقوم الأنزيم بأدائه بشكل ملفت للنظر، مع الأخذ بعين الاعتبار البيئة المتواجد فيها”. يتوقع آندرو المزيد من الأبحاث المتعلقة بحركية التفاعل، والتي هي ليست سريعة كما هي الحال في عملية التجفيف المحفزة بالكوبالت. يتوقع كلّاً من لاوز واسيرو عملاً مستقبلياً ينطوي على هندسة أنزيم اللاكاز لتحسين استقراريته وفعاليته.
*(1) المركب الوسطي: مركب ضعيف الاستقرار له فعالية عالية، وهنا هو جزيئة مصدرها طبيعي منخفضة الوزن الجزيئي، عندما يتواجد مع اللاكاز في الطبيعة، يستطيع أكسدة الأجزاء غير الفينولية من لحاء الشجر (الليغنين) ولها كمون أكسدة/إرجاع عال أكبر من اللاكاز نفسه (أكبر من 900 mV).
المصدر:
Environmentally friendly alternative to toxic heavy metals in paint. (January 24, 2013). Royal Society of Chemistry, Chemistry World. Retrieved from: http://www.rsc.org/chemistryworld/2013/01/environmentally-friendly-alternative-toxic-heavy-metals-paint
