Enzyme-immobilized hierarchically porous covalent organic framework biocomposite for catalytic degradation of broad-range emerging pollutants in water
Notice bibliographique
Résumé
Efficient enzyme immobilization is crucial for the successful commercialization of large-scale enzymatic water treatment. However, issues such as lack of high enzyme loading coupled with enzyme leaching present challenges for the widespread adoption of immobilized enzyme systems. The present study describes the development and bioremediation application of an enzyme biocomposite employing a cationic macrocycle-based covalent organic framework (COF) with hierarchical porosity for the immobilization of horseradish peroxidase (HRP). The intrinsic hierarchical porous features of the azacalix[4]arene-based COF (ACA-COF) allowed for a maximum HRP loading capacity of 0.76 mg/mg COF with low enzyme leaching (<5.0%). The biocomposite, HRP@ACA-COF, exhibited exceptional thermal stability (~200% higher relative activity than the free enzyme), and maintained ~60% enzyme activity after five cycles. LCMSMS analyses confirmed that the HRP@ACA-COF system was able to achieve >99% degradation of seven diverse types of emerging pollutants (2-mercaptobenzothiazole, paracetamol, caffeic acid, methylparaben, furosemide, sulfamethoxazole, and salicylic acid)in under an hour. The described enzyme-COF system offers promise for efficient wastewater bioremediation applications. With the ever-growing global water demand, the urgent and sustainable treatment of polluted water is of extreme significance. However, it is becoming extremely challenging for water treatment plants to meet minimum standards for water quality, while considering their carbon footprint and environmental impact. Herein we present the excellent capacity of enzyme@COF biocomposite and thereby create a novel class of high-performance biocatalysts with ultrahigh enzyme loading (0.76 mg/mg), excellent catalytic activity against broad-range of pollutants, enhanced operational stability, and reusability. This study opens up a wide window of opportunities for enzyme immobilization and high-performance biocatalysts, particularly suited for water treatment.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».