Enzymen (bijvoorbeeld die afkomstig zijn van bacteriën) kunnen een grote verscheidenheid aan uitgangsmaterialen omzetten in een schat aan doelproducten. De zogenaamde witte biotechnologie heeft tot doel dit vermogen te benutten om chemicaliën op een milieuvriendelijke manier te produceren. Omdat er soms meerdere katalysatoren en stappen nodig zijn om het gewenste product te produceren, Het team van Dirk Tischler ontwierp een cascade voor stroomkatalyse, in samenwerking met groepen van de TU Delft, de Technische Universiteit Bergakademie Freiberg en de Silezische Technische Universiteit.

De uitgangsstoffen glucose en glucose-1-fosfaat (geactiveerde vorm) en UTP (uridinetrifosfaat, een biochemische energiedrager) werden dus in twee stappen omgezet in trehalose die plaatsvonden op geïmmobiliseerde enzymen. Het eerste enzym heeft tot taak de glucosemoleculen te activeren, de tweede verbindt ze met elkaar. "Omdat het ene enzym andere werkomstandigheden vereist dan het andere, we hebben ze geïmmobiliseerd in twee opeenvolgende reactoren, ", legt Dirk Tischler uit. Hierdoor kunnen de onderzoekers, bijvoorbeeld, om de temperatuur of de verblijftijd van de substraten in de reactor onafhankelijk van elkaar in te stellen. “Ook zou het denkbaar zijn om niet alleen suikers op deze manier aan elkaar te koppelen, maar ook, bijvoorbeeld, om geneeskrachtige stoffen op suiker te kweken, zoals antibiotica, " hij zegt, een blik in de toekomst werpen.

Herbruikbare substraten printen

In een vervolgproject is die hij samen met het bedrijf Hirsch Engineering Solutions financierde en dat wordt ondersteund door het federale ministerie van Economische Zaken en Energie, hij richt zich nu op het optimaliseren van de cascade. Het doel is, Allereerst, om de substraatmaterialen voor de enzymen te verbeteren. "De silicaatsubstraten die we tot nu toe hebben gebruikt, worden niet door alle enzymen even goed verdragen, " zegt Tischler. Bovendien, ze zijn vaak niet herbruikbaar. Kunststoffen, inclusief die uit biologische bronnen, is misschien meer geschikt en kan worden gevormd door 3D-printen. "Ze hebben hun biocompatibiliteit al bewezen in verschillende medische toepassingen, ’, merkt de wetenschapper op.

Ten tweede, de projectpartners willen de enzymcascade ook kostenefficiënter maken door een kinase toe te voegen die het afgescheiden UDP aan het einde van de reactie recyclet tot UTP met behulp van polyfosfaat. Als resultaat, de cascade kan opnieuw beginnen. "Tot nu, we hebben altijd nieuwe UTP moeten toevoegen om de cascade te starten, wat vrij duur is, ", legt Dirk Tischler uit. "Als we het zouden kunnen recyclen door middel van polyfosfaat, de kosten zouden aanzienlijk worden verminderd."