Les chercheurs ont développé une nouvelle méthode qui facilite le processus de fabrication de composés précieux en utilisant une combinaison unique de catalyseurs.

Une étude publiée dans La nature ont rapporté une nouvelle méthode catalytique qui combine des catalyseurs enzymatiques avec des photocatalyseurs.

Huimin Zhao, Professeur de génie chimique et biomoléculaire et responsable du thème de recherche Biosystems Design au Carl R. Woese Institute for Genomic Biology de l'Université de l'Illinois, a dirigé la recherche aux côtés de John Hartwig, Professeur de chimie à l'Université de Californie, Berkeley, qui était auparavant professeur à l'Université de l'Illinois et un collaborateur de longue date de Zhao. Les coauteurs incluent Yajie Wang, un étudiant diplômé du département de génie chimique et biomoléculaire de l'Université de l'Illinois, et Zachary Litman, chercheur postdoctoral à l'Université du Michigan.

Tous les organismes dépendent de réactions chimiques pour fabriquer divers produits naturels. Les réactions chimiques peuvent être provoquées par un certain nombre de catalyseurs, tels que les catalyseurs enzymatiques ou chimiques.

Les scientifiques utilisent souvent des combinaisons de catalyseurs enzymatiques et chimiques pour provoquer des réactions qui se traduisent par des rendements plus élevés que ce qui peut être obtenu avec des enzymes seules. Des rendements plus élevés sont bénéfiques lorsque les scientifiques souhaitent utiliser ces réactions pour fabriquer des produits utiles tels que des biocarburants et des produits pharmaceutiques.

Mais combiner des catalyseurs enzymatiques et chimiques est difficile à faire :les deux catalyseurs ne sont pas naturellement compatibles; ils fonctionnent mieux dans différentes conditions et températures.

Voyant le besoin de nouvelles approches, Wang et Litman ont eu une idée :combiner catalyse enzymatique et photocatalyse.

Photocatalyse, qui utilise la lumière pour stimuler une réaction chimique, est actuellement un domaine de recherche populaire.

"Beaucoup de chercheurs ont essayé de développer de nouveaux photocatalyseurs pour différentes réactions, " a déclaré Zhao. "Et la catalyse enzymatique est un domaine relativement ancien."

Alors que la photocatalyse et la catalyse enzymatique ont été étudiées séparément, peu de chercheurs ont mis ces deux catalyseurs ensemble.

L'équipe a étudié plusieurs enzymes et photocatalyseurs et a trouvé une paire qui fonctionne ensemble.

« Si vous utilisez un processus basé sur la lumière au lieu d'un processus basé sur la chaleur, alors ce sera compatible avec les enzymes, " a déclaré Hartwig.

Ils ont non seulement montré que les catalyseurs enzymatiques et les photocatalyseurs peuvent être combinés, mais que cette combinaison peut aussi être productive. Leur méthode a permis de créer quelques intermédiaires pharmaceutiques actifs (API) importants pour la production de médicaments pharmaceutiques.

"(Cette recherche) serait très utile pour la chimie de synthèse, " a déclaré Hartwig.

Zhao a déclaré qu'ils poursuivraient leurs recherches dans ce domaine dans le cadre du Center for Advanced Bioenergy and Bioproducts Innovation (CABBI) de l'Illinois, une collaboration entre le Carl R. Woese Institute for Genomic Biology et l'Institute for Sustainability, Énergie, et Environnement.

L'un des objectifs de CABBI est de concevoir des systèmes biologiques qui produisent des composés non naturels, qui peut être utilisé pour les biocarburants, carburéacteurs, lubrifiants, et plus.

Les chercheurs espèrent trouver plus de combinaisons de photocatalyseurs et de catalyseurs enzymatiques pour plus de réactions chimiques.

"Ceci n'est qu'un premier exemple, " a déclaré Zhao. "Nous voulons trouver plus de systèmes chimioenzymatiques pour différents types de réactions."

Zhao s'attend à ce que cette recherche inspire également de nouvelles découvertes.

« Il existe de nombreux nouveaux photocatalyseurs pour différents types de réactions, et il y a beaucoup d'enzymes, ", a-t-il déclaré. "Je vois donc que cela stimulera les chercheurs à développer de nouveaux systèmes qui peuvent combiner ces deux types de catalyseurs pour fabriquer une grande variété de composés utiles."