نانوگل‌های هیبریدی آلی- غیرآلی: استراتژی جدید در تثبیت آنزیم

اخیرا نانومواد شبه-گل به نام نانوگل‌های هیبریدی آلی-غیرآلی به عنوان یک رویکرد جدید در تثبیت آنزیم‌ها توجه محققین را بخود جلب کرده ‌است. این نانوگل‌ها دارای گلبرگ‌های نانو‌صفحه‌ای هستند که نسبت سطح به حجم بالاتری نسبت به نانوذرات کروی معمولی به آنها می‌دهد که محدودیت‌های انتقال جرم را برطرف کرده، در نتیجه منجر به افزایش فعالیت کاتالیزوری آنها می‌شود. این نانوگل‌ها از ترکیبات پروتئینی (جز آلی) و یون فلزی (جز غیرآلی) تشکیل شده‌اند. نانوگل‌ها برای اولین بار در سال 2012 با استفاده از روش هم‌رسوبی سنتز شدند. روش کلی بدین صورت بود که، محلول آبی یون فلزی به محلول بافر حاوی پروتئین اضافه شد. سپس واکنش در دمای اتاق به مدت سه روز ادامه یافت. مطالعات زیادی تکنیک‌های سنتز متعددی برای نانوگل‌های هیبریدی بکار بردند که منجر به تولید نانوگل‌ها با ریزساختارهای مختلف شده‌اند. متداولترین مورفولوژی‌‌ نانوگل‌ها کروی، رز-مانند و لوزی شکل هستند که گل‌های معادل آنها در طبیعت وجود دارد. نانوگل‌ها معمولا دارای محدوده قطری بین 1 تا 30 میکرومتر هستند. مکانیسم تشکیل نانوگلها اساساً مبتنی بر تعامل بین یون‌های فلزی و گروه‌های آمینی پروتئین‌ها است. انواعی از فلزات از جمله مس، کلسیم، زینک، منگنز و... بمنظور تولید نانوگل‌های هیبریدی با انواعی از پروتئین‌ها از جمله گلوکزاکسیداز، لاکاز، لیپاز، کربنیک‌انیدراز و.... در مطالعات دیده می‌شوند. در مقایسه با روش‌های تثبیت معمولی که به پایداری قوی‌تر اما فعالیت کمتر نسبت به آنزیم آزاد دست می‌یابند، استفاده از این نانوگل‌ها بطور موثری فعالیت آنزیم تثبیت شده را بهبود می‌بخشد .اما نانوگل‌ها بدلیل اندازه نانو یا میکرونی در فاز مایع به سختی جدا می‌شوند. همچنین، دارای ساختار نرم و آسیب‌پذیری هستند که پایداری و قابلیت استفاده مجدد آنها را کاهش می‌دهد. به همین دلیل اخیرا اکثر مطالعات در زمینه پوشش نانوگل‌ها با پلیمر، مغناطیسی کردن و یا تثبیت بر روی سطوح جامد، برای کاهش خودتجمعی و قابلیت جداسازی آسان، برای غلبه بر این معایب متمرکز شده‌اند. اگرچه در مطالعات زیادی سنتز، خواص و پایداری این نانوساختارها مورد بررسی قرار گرفته، اما هنوز مطالب زیادی در مورد این نانوگل‌ها ناشناخته است. توسعه انواع جدیدی از این نانوساختارها و مطالعه مکانیسم دقیق آنها، به افق جدیدی در آینده نزدیک با کاربردهای متنوع در صنایع مختلف منجر خواهد شد.