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Diseño de nanopartículas de quitosano con actividad peroxidasa para la degradación de contaminantes
Design of chitosan nanoparticles with peroxidase activity for the degradation of pollutants
DULCE ANAHI ALARCON PAYAN
granate de Bailarinas Toscani piel Arnaldo piel Arnaldo Toscani granate Bailarinas Arnaldo de RAFAEL VAZQUEZ DUHALT - Asesor de tesis
Acceso Abierto
Atribución
nanopartículas, quitosano, peroxidasa versátil, biorremediación
Las actividades antropogénicas actuales, tanto por parte de la industria, como de la agricultura y de los hogares, han causado que la cantidad de contaminantes en el medio ambiente se eleve a niveles alarmantes. Los métodos de remediación de contaminantes convencionales tienen varias limitantes, como son, el costo, la baja eficiencia y la dificultad para ser usados in situ. La biorremediación ha surgido como una alternativa a estos métodos. Las metodologías basadas en sistemas biológicos tienen la cualidad de ser de bajo costo, y ambientalmente amigables. Específicamente, el uso de enzimas de hongos degradadores de lignina ha sido de interés, ya que se ha observado que estas proteínas son capaces de degradar una amplia variedad de contaminantes como fenoles halogenados, hidrocarburos aromáticos policíclicos, pesticidas y colorantes. Sin embargo, debido a la labilidad que poseen las enzimas se han buscado vías de estabilización, siendo la inmovilización una de las técnicas más exploradas. Dentro de la gran cantidad de materiales disponibles para inmovilización, las nanopartículas (NPs) de quitosano son una alternativa atractiva, debido a sus propiedades; tales como, biodegradabilidad, baja toxicidad, y gran área superficial. Aprovechando estas características, en el presente trabajo se diseñaron y sintetizaron NPs de quitosano semiesféricas con un diámetro promedio de 125 nm. Estas NPs con actividad peroxidasa son capaces de degradar una amplia variedad de contaminantes. Los compuestos degradados con mayor efectividad fueron 2,6-dimetoxifenol, 2,3,5,6-tetraclorofenol y negro ácido 194. Además, se evaluó la estabilidad de las NPs biocatalíticas ante la degradación microbiana bajo condiciones reales de tratamiento de aguas residuales. Incluso, esta estabilidad fue mejorada hasta por 72 horas al modificar la superficie de las NPs químicamente con cuatro distintos aldehídos, siendo las modificaciones con formaldehído y antraldehído las que presentaron una mejor estabilidad.
The current anthropogenic activities from industry, agriculture and households, are the origin of an increase in the level of pollutants in the environment. Conventional methods of remediation show several limitations, such high costs, low efficiency and in situ applicability. Bioremediation is an alternative to the actual methods. Remediation techniques based on biological systems are inexpensive and eco-friendly. Specifically, the use of lignin degrading enzymes from white-rot fungi, have shown the ability to degrade a broad range of pollutants including chlorinated phenols, polycyclic aromatic hydrocarbons, pesticides and dyes. Nevertheless, due to the enzymes instability, several methods to stabilize them have been explored. Among these methods, the enzyme immobilization has shown good results. Chitosan nanoparticles (NPs) are an attractive alternative, due to their properties, such as biodegradability, low toxicity, and large surface area. Taking advantage of these characteristics, in this work 125 nm semispherical chitosan NPs with peroxidase activity able to degrade a wide range of pollutants were designed and synthesized. 2,6-dimethoxyphenol, 2,3,5,6-tetrachlorophenol and acid black 194 were the more effectively degraded pollutants. Furthermore, the stability of the NPs towards microbial degradation was evaluated in real operation conditions of wastewaters and their stability was enhanced up to 72 hours by chemically modifying their surface with four different aldehydes. The modifications with formaldehyde and anthraldehyde showed better stability.
CICESE
2017
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Español
Alarcón-Payán, D. 2017. Diseño de nanopartículas de quitosano con actividad peroxidasa para la degradación de contaminantes. Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 57 pp.
BIOLOGÍA Y QUÍMICA
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