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Electroassisted cofactor regeneration with Co-immobilized FDH-GlyDH on mesoporous silica for enhanced CO2 conversion
Indexado
WoS WOS:001504745500002
Scopus SCOPUS_ID:105006632197
DOI 10.1016/J.MICROMESO.2025.113706
Año 2025
Tipo artículo de investigación

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



The coupled formate dehydrogenase (FDH) and glycerol dehydrogenase (GlyDH) system enables the simultaneous production of formate and 1,3-dihydroxyacetone (DHA) from CO2 and glycerol, with internal NAD(H) cofactor recycling, mimicking metabolic pathways. However, mismatched reaction rates between FDH and GlyDH limit overall efficiency. In this study, we investigated the individual and co-immobilization of FDH and GlyDH on mesoporous silica and evaluated the addition of electrochemical NADH regeneration to improve cofactor balance. Biocatalysts were characterized in terms of immobilization efficiency, activity retention, and stability across temperature and pH ranges. We demonstrate that the optimal FDH-to-GlyDH ratio depends on whether electrochemical regeneration is applied: without it, a lower FDH/GlyDH ratio favors formate production due to GlyDH's faster kinetics; with it, a higher ratio enhances early-stage formate synthesis by alleviating NADH limitations. The system achieved a maximum DHA concentration of 17 mM (FDH/GlyDH = 1:8, no electrochemical regeneration) and a maximum formate concentration of 2.75 mM (FDH/GlyDH = 2.3:1, with electrochemical regeneration). These results demonstrate that combining enzyme immobilization with electrochemical cofactor regeneration can significantly enhance CO2 bioconversion, offering a promising strategy not only for carbon capture and valorization but also for optimizing other NAD(H)-dependent multienzymatic systems.

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Disciplinas de Investigación



WOS
Chemistry, Physical
Chemistry, Applied
Materials Science, Multidisciplinary
Nanoscience & Nanotechnology
Scopus
Chemistry (All)
Materials Science (All)
Mechanics Of Materials
Condensed Matter Physics
SciELO
Sin Disciplinas

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Publicaciones WoS (Ediciones: ISSHP, ISTP, AHCI, SSCI, SCI), Scopus, SciELO Chile.

Colaboración Institucional



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Autores - Afiliación



Ord. Autor Género Institución - País
1 Garcia, Sara - Pontificia Universidad Católica de Valparaíso - Chile
2 Cocuzza, Clarissa - Politecn Torino - Italia
Politecnico di Torino - Italia
3 Wilson, Lorena - Pontificia Universidad Católica de Valparaíso - Chile
4 Piumetti, Marco Hombre Politecn Torino - Italia
Politecnico di Torino - Italia
5 Ottone, Carminna - Pontificia Universidad Católica de Valparaíso - Chile

Muestra la afiliación y género (detectado) para los co-autores de la publicación.

Financiamiento



Fuente
Fondo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico
Erasmus+
VINCI
Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo
ANID Chile
Politecnico di Torino
VINCI-DI PUCV

Muestra la fuente de financiamiento declarada en la publicación.

Agradecimientos



Agradecimiento
ANID Chile (FONDECYT 11180697 and ATE220045) ; VINCI-DI PUCV (039.307/2024) .
The authors thank ANID Chile for financing this research through the projects FONDECYT 11180697 and ATE220045. C. Ottone acknowledges the financial support from VINCI-DI PUCV (project 039.307/2024). S. Garcia acknowledges the financial support from the Erasmus+ program, which enabled her to do an internship at the Politecnico di Torino .

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