S’appuyant sur le contexte mentionné précédemment des applications des enzymes dans la synthèse pharmaceutique, les catalyseurs enzymatiques sont confrontés à diverses limitations dans leur mise en œuvre pratique. Les problématiques centrales sont les suivantes :
Problèmes de stabilité importants
Les enzymes étant des protéines, elles sont très sensibles aux conditions externes telles que la température, le pH et la force ionique. Ils se dénaturent facilement et perdent leur activité dans des environnements à température élevée ou à pH extrême. Par conséquent, les enzymes libres classiques ont des durées de conservation et des durées de vie opérationnelles courtes, ce qui rend difficile pour elles de répondre aux conditions opératoires rigoureuses requises pour certaines réactions industrielles.
Champ d'application limité par la spécificité
La spécificité élevée des enzymes au substrat est une arme à double tranchant ; ils fonctionnent uniquement avec des substrats ou des réactions spécifiques et ne peuvent pas s'adapter à des scénarios de synthèse complexes impliquant plusieurs substrats ou types de réactions. Les processus nécessitant des réactions en tandem en plusieurs-étapes nécessitent souvent l'utilisation de diverses préparations enzymatiques, ce qui augmente considérablement la complexité du processus.
Coûts de production et d’utilisation élevés
L'extraction et la purification des enzymes sont des processus complexes, qui rendent la production d'enzymes de haute-pureté de qualité industrielle-difficile et coûteuse. De plus, les enzymes libres conventionnelles sont souvent difficiles à séparer des produits dans les systèmes de réaction aqueux et sont généralement limitées à des applications à usage unique-, ce qui augmente encore les coûts de production globaux.
Sensibilité aux interférences et traitement en aval difficile
L'activité enzymatique est facilement compromise par des impuretés telles que des métaux lourds et des inhibiteurs, tandis que des enzymes contaminantes dans le système réactionnel peuvent déclencher des réactions secondaires involontaires. De plus, le mélange d'enzymes et de produits augmente considérablement la charge de travail pour la séparation et la purification des produits en aval, et l'environnement de réaction aqueux doux est sujet à la contamination microbienne.
