Repositorio
Institucional

Hermosilla, E.

Redox mediator system: Expanding the potential of laccase-like nanozymes towards pollutant remediation

ELSEVIER

RESULTS IN ENGINEERING

en

This study investigates the use of a redox mediator system to enhance the pollutant remediation capabilities of laccase-like nanozymes. A three-phase magnetic nanocomposite, composed of MnFe2O4, Mn3O4, and CuO in various precursor ratios, was synthesized. The 1:2:2 nanocomposite demonstrated the highest specific laccaselike activity, with values of 8.9 U mg(-1) at pH 4 and 9.2 U mg(-1) at pH 5. In contrast, single-phase nanozymes exhibited much lower activities. Cyclic voltammetry (CV) revealed that the 1:2:2 composite had a MnFe3O4 core and a Mn3O4|CuO alloy shell. The study also evaluated natural and synthetic redox mediators-acetosyringone, syringaldehyde, vanillin, and 1-hydroxybenzotriazole (HBT)-for their effect on methyl orange degradation. Acetosyringone was the most effective, achieving near-complete degradation at 50 mu M and above, resulting in a 6.3-fold increase in degradation rate compared to treatments without mediators. Syringaldehyde and vanillin also enhanced degradation, with syringaldehyde reaching near-complete degradation at 75 mu M and 100 mu M, while vanillin required higher concentrations for 80 % degradation. CV was used to analyze the electrochemical properties of reactions involving the 1:2:2 nanocomposite and redox mediators. These findings highlight the potential of combining nanozymes with natural redox mediators for improved degradation of harmful compounds in environmental remediation. While laccase-like nanozymes have typically been used for sensor applications, this study opens new possibilities for their use in environmental challenges and catalytic systems.Este estudio investiga el uso de un sistema mediador redox para mejorar las capacidades de remediación de contaminantes de nanoenzimas tipo lacasa. Se sintetizó un nanocompuesto magnético trifásico, compuesto por MnFe2O4, Mn3O4 y CuO en diversas proporciones de precursores. El nanocompuesto 1:2:2 demostró la mayor actividad específica tipo lacasa, con valores de 8,9 U mg(-1) a pH 4 y 9,2 U mg(-1) a pH 5. En contraste, las nanoenzimas monofásicas exhibieron actividades mucho menores. La voltametría cíclica (CV) reveló que el compuesto 1:2:2 tenía un núcleo de MnFe3O4 y una capa de aleación Mn3O4|CuO. El estudio también evaluó mediadores redox naturales y sintéticos (acetosiringona, siringaldehído, vainillina y 1-hidroxibenzotriazol (HBT)) por su efecto en la degradación del naranja de metilo. La acetosiringona fue la más eficaz, logrando una degradación casi completa a 50 μM y concentraciones superiores, lo que resultó en un aumento de 6,3 veces en la tasa de degradación en comparación con los tratamientos sin mediadores. El siringaldehído y la vainillina también mejoraron la degradación, alcanzando el siringaldehído una degradación casi completa a 75 μM y 100 μM, mientras que la vainillina requirió concentraciones más altas para una degradación del 80 %. Se utilizó la voltametría cíclica (CV) para analizar las propiedades electroquímicas de las reacciones que involucran el nanocompuesto 1:2:2 y los mediadores redox. Estos hallazgos resaltan el potencial de combinar nanoenzimas con mediadores redox naturales para mejorar la degradación de compuestos dañinos en la remediación ambiental. Si bien las nanoenzimas tipo lacasa se han utilizado típicamente para aplicaciones de sensores, este estudio abre nuevas posibilidades para su uso en desafíos ambientales y sistemas catalíticos.

artículo original

Nanozyme

Laccase-like

Remediation

Redox mediators

Synergism

10.1016/j.rineng.2025.104656

pdf

OXIDASE-LIKE ACTIVITY

ELECTRODES

NANOPARTICLES

OXIDATION

OXYGEN

OXIDASE-LIKE ACTIVITY

ELECTRODES

NANOPARTICLES

OXIDATION

OXYGEN

Biorremediación

Nanomateriales (Producción y Propiedades)

Ingeniería Ambiental y Geológica

versión publicada

dorada

verde

acceso abierto

acceso abierto

WOS:001467278100001

Redox mediator system: Expanding the potential of laccase-like nanozymes towards pollutant remediation

artículo original

ELSEVIER

RESULTS IN ENGINEERING

Engineering, Multidisciplinary

en

2590-1230

CC BY-NC-ND 4.0

ANID/FONDECYT Iniciacion#ANID/FONDAP#ANID/FONDECYT#Scientific and Technological Bioresource Nucleus of Universidad de La Frontera (BIOREN-UFRO) and project Service Management Analytical Research and Training Center (SmartC-BIOREN

ANID/FONDECYT Iniciacion [11230939]

ANID/FONDAP [1523A0001]

ANID/FONDECYT [1230426]

Scientific and Technological Bioresource Nucleus of Universidad de La Frontera (BIOREN-UFRO) and project Service Management Analytical Research and Training Center (SmartC-BIOREN [CCSS210005]

pdf