Nanopartículas metálicas y de óxidos metálicos como soportes para la inmovilización enzimática: Una visión general

Abstract

Las nanopartículas y las enzimas son componentes clave en el creciente desarrollo de las áreas de la nanobiotecnología, la industria y las ciencias médicas. Las nanopartículas son estructuras compuestas por materiales como metales, polímeros o sílice, y varían en tamaño desde nanómetros hasta micrómetros. Esta particularidad les confiere propiedades únicas, lo que les permite interactuar de manera especial con las biomoléculas, células y sistemas biológicos. Por otro lado, las enzimas son proteínas biológicas que actúan como catalizadores en las reacciones químicas dentro de los organismos vivos. Su capacidad para acelerar las reacciones químicas las hace esenciales para la vida y aumenta exponencialmente sus posibilidades de aplicación en diversos campos. La inmovilización de enzimas sobre nanopartículas es una estrategia que combina la funcionalidad de ambos componentes para mejorar la estabilidad y la eficiencia de las enzimas en diversas aplicaciones biotecnológicas, lo que crea un sistema híbrido con propiedades únicas. La inmovilización puede aumentar la estabilidad de las enzimas frente a condiciones adversas, mejorar su capacidad para llevar a cabo reacciones específicas y facilitar su recuperación y reutilización en procesos biotecnológicos. En esta sinergia entre nanopartículas y enzimas, las nanopartículas metálicas y de óxidos metálicos se destacan debido a su versatilidad y propiedades características, como por ejemplo su gran superficie específica y la facilidad en su modificación o funcionalización, su biocompatibilidad y la posibilidad de una catálisis mejorada, y su estabilidad y durabilidad. La inmovilización enzimática ha conducido a importantes avances en la ciencia y la tecnología, con el potencial de revolucionar numerosos campos desde la medicina hasta la producción de alimentos y la protección del medio ambiente.

Nanoparticles and enzymes are key components in the increasing development of the areas of nanobiotechnology, industry and medical sciences. Nanoparticles are structures composed of materials such as metals, polymers or silica, and vary in size from nanometers to micrometers. This particularity gives them unique properties, which allows them to interact in a special way with biomolecules, cells and biological systems. On the other hand, enzymes are biological proteins that act as catalysts in chemical reactions within living organisms. Their ability to accelerate chemical reactions makes them essential for life and exponentially increases their possibilities of application in various fields. Immobilization of enzymes on nanoparticles is a strategy that combines the functionality of both components to improve the stability and efficiency of enzymes in various biotechnological applications, creating a hybrid system with unique properties. Immobilization can increase the stability of enzymes against adverse conditions, improve their ability to carry out specific reactions and facilitate their recovery and reuse in biotechnological processes. In this synergy between nanoparticles and enzymes, metallic and metal oxide nanoparticles stand out due to their versatility and characteristic properties, for example their large specific surface area and ease of modification or functionalization, their biocompatibility and the possibility of improved catalysis, and its stability and durability. Enzymatic immobilization has led to major advances in science and technology, with the potential to revolutionize numerous fields from medicine to food production and environmental protection.