نانوگل‌هاي هيبريدي آلي- غيرآلي: استراتژي جديد در تثبيت آنزيم

اخيرا نانومواد شبه-گل به نام نانوگل‌هاي هيبريدي آلي-غيرآلي به عنوان يك رويكرد جديد در تثبيت آنزيم‌ها توجه محققين را بخود جلب كرده ‌است. اين نانوگل‌ها داراي گلبرگ‌هاي نانو‌صفحه‌اي هستند كه نسبت سطح به حجم بالاتري نسبت به نانوذرات كروي معمولي به آنها مي‌دهد كه محدوديت‌هاي انتقال جرم را برطرف كرده، در نتيجه منجر به افزايش فعاليت كاتاليزوري آنها مي‌شود. اين نانوگل‌ها از تركيبات پروتئيني (جز آلي) و يون فلزي (جز غيرآلي) تشكيل شده‌اند. نانوگل‌ها براي اولين بار در سال 2012 با استفاده از روش هم‌رسوبي سنتز شدند. روش كلي بدين صورت بود كه، محلول آبي يون فلزي به محلول بافر حاوي پروتئين اضافه شد. سپس واكنش در دماي اتاق به مدت سه روز ادامه يافت. مطالعات زيادي تكنيك‌هاي سنتز متعددي براي نانوگل‌هاي هيبريدي بكار بردند كه منجر به توليد نانوگل‌ها با ريزساختارهاي مختلف شده‌اند. متداولترين مورفولوژي‌‌ نانوگل‌ها كروي، رز-مانند و لوزي شكل هستند كه گل‌هاي معادل آنها در طبيعت وجود دارد. نانوگل‌ها معمولا داراي محدوده قطري بين 1 تا 30 ميكرومتر هستند. مكانيسم تشكيل نانوگلها اساساً مبتني بر تعامل بين يون‌هاي فلزي و گروه‌هاي آميني پروتئين‌ها است. انواعي از فلزات از جمله مس، كلسيم، زينك، منگنز و... بمنظور توليد نانوگل‌هاي هيبريدي با انواعي از پروتئين‌ها از جمله گلوكزاكسيداز، لاكاز، ليپاز، كربنيك‌انيدراز و.... در مطالعات ديده مي‌شوند. در مقايسه با روش‌هاي تثبيت معمولي كه به پايداري قوي‌تر اما فعاليت كمتر نسبت به آنزيم آزاد دست مي‌يابند، استفاده از اين نانوگل‌ها بطور مؤثري فعاليت آنزيم تثبيت شده را بهبود مي‌بخشد .اما نانوگل‌ها بدليل اندازه نانو يا ميكروني در فاز مايع به سختي جدا مي‌شوند. همچنين، داراي ساختار نرم و آسيب‌پذيري هستند كه پايداري و قابليت استفاده مجدد آنها را كاهش مي‌دهد. به همين دليل اخيرا اكثر مطالعات در زمينه پوشش نانوگل‌ها با پليمر، مغناطيسي كردن و يا تثبيت بر روي سطوح جامد، براي كاهش خودتجمعي و قابليت جداسازي آسان، براي غلبه بر اين معايب متمركز شده‌اند. اگرچه در مطالعات زيادي سنتز، خواص و پايداري اين نانوساختارها مورد بررسي قرار گرفته، اما هنوز مطالب زيادي در مورد اين نانوگل‌ها ناشناخته است. توسعه انواع جديدي از اين نانوساختارها و مطالعه مكانيسم دقيق آنها، به افق جديدي در آينده نزديك با كاربردهاي متنوع در صنايع مختلف منجر خواهد شد.