Enzymer (t.ex. de som härrör från bakterier) kan omvandla en mängd olika utgångsmaterial till en mängd målprodukter. Så kallad vit bioteknik syftar till att utnyttja denna förmåga att producera kemikalier på ett miljövänligt sätt. Eftersom det ibland krävs flera katalysatorer och steg för att producera den önskade produkten, Dirk Tischlers team designade en kaskad för flödeskatalys, i samarbete med grupper från Delfts tekniska universitet, tekniska universitetet Bergakademie Freiberg och Silesian University of Technology.

Utgångsmaterialen glukos och glukos-1-fosfat (aktiverad form) och UTP (uridintrifosfat, en biokemisk energibärare) omvandlades således till trehalos i två steg som ägde rum på immobiliserade enzymer. Det första enzymet har till uppgift att aktivera glukosmolekylerna, den andra länkar dem samman. "Eftersom ett enzym kräver andra arbetsförhållanden än det andra, vi immobiliserade dem i två sekventiella reaktorer, " förklarar Dirk Tischler. Detta gör det möjligt för forskarna, till exempel, att justera temperaturen eller uppehållstiden för substraten i reaktorn oberoende av varandra. "Det skulle också vara tänkbart att inte bara koppla samman sockerarter med denna metod, men också, till exempel, att odla läkemedel på socker, som antibiotika, " han säger, kastar en blick in i framtiden.

Utskrift av återanvändbara substrat

I ett uppföljningsprojekt, som han finansierat tillsammans med företaget Hirsch Engineering Solutions och som stöds av det federala ministeriet för ekonomi och energi, han fokuserar nu på att optimera kaskaden. Målet är, för det första, för att förbättra substratmaterialen för enzymerna. "Silikatsubstraten vi har använt hittills tolereras inte lika väl av alla enzymer, säger Tischler. Dessutom, de är ofta inte återanvändbara. Plast, inklusive de från biologiska källor, kan vara mer lämplig och kan formas genom 3D-utskrift. "De har redan bevisat sin biokompatibilitet i olika medicinska tillämpningar, " påpekar forskaren.

För det andra, Projektpartnerna vill också göra enzymkaskaden mer kostnadseffektiv genom att lägga till ett kinas som återvinner den separerade UDP till UTP i slutet av reaktionen med hjälp av polyfosfat. Som ett resultat, kaskaden kan börja om. "Tills nu, vi har alltid behövt lägga till ny UTP för att starta kaskaden, vilket är ganska dyrt, " förklarar Dirk Tischler. "Om vi ​​kunde återvinna det med hjälp av polyfosfat, kostnaderna skulle minska avsevärt."