Motivation

Die Synthetische Biologie ist ein neues Forschungsgebiet an der Schnittstelle zwischen Life Science und Ingenieurswissenschaften. Die Ziele sind unter anderem das Design künstlicher biologischer Systeme und Organismen mittels standarisierter Bausteine (Biobricks) und ingenieurswissenschaftlicher Prinzipien.

Innerhalb des SynBio-Forschungsclusters sollen hocheffiziente künstliche Enzympfade für die Herstellung von z.B. Arzneimitteln, chemischen Erzeugnissen und Energieträgern erforscht werden.

Umsetzung

An einem künstlichen enzymatischen Pfad zur Produktion von Wasserstoff aus Stärke sind insgesamt 13 Enzyme beteiligt (siehe Abbildung, Literatur). Finden alle Reaktionen parallel in einem Batchprozess statt, kommt es jedoch zu unerwünschten gegenseitigen Beeinflussungen. Für eine höhere Ausbeute wird daher am Konzept einer mehrschrittigen Biokatalyse geforscht.

Hierbei wird jedes Enzym in einem nanoporösen Material innerhalb der Mikroreaktoren gebunden. So kann durch Kombination von mehreren enzymatischen Mikroreaktoren der komplette enzymatische Pfad umgesetzt werden.

Die Mikroreaktoren werden in Glas-Silizim-Glas-Mikrotechnik hergestellt. Hierzu müssen viele unterschiedliche mikrofluidischen Basiskomponenten (Reaktoren, Kanäle, Kreuzungen etc) entwickelt, hergestellt und charakterisiert werden. Nach erfolgreicher Integration des nanoporösen Materials und der Immobilisierung der Enzyme können somit enzymatische Multi-Step-Bioreaktoren hergestellt werden, die schnell an unterschiedliche künstliche Enzympfade anpassbar sind.

Kontakt:

Dipl.-Ing. Sven Bohne

Förderung:Dieses Forschungsprojekt ist Teil des Forschungsclusters "Fundamentals for Synthetic Biological Systems" (SynBio) und wird mit Mitteln der Hamburger Landesexzellenzinitiative (LEXI) gefördert.