Последовательные реакторы
Ферменты, например, полученные из бактерий, могут превращать широкий спектр исходных материалов в множество целевых продуктов.
Так называемая белая биотехнология направлена на использование этой способности производить химические вещества экологически чистым способом. Поскольку для получения желаемого продукта иногда требуется несколько катализаторов и этапов, команда Дирка Тишлера разработала каскад для проточного катализа в сотрудничестве с группами из Делфтского технологического университета, Технического университета Бергакадемии Фрайберга и Силезского технологического университета.
Таким образом, исходные вещества глюкоза и глюкозо-1-фосфат (активированная форма) и UTP (уридинтрифосфат, биохимический носитель энергии) были преобразованы в трегалозу в два этапа, которые происходили на иммобилизованных ферментах. Первый фермент выполняет задачу активации молекул глюкозы, второй связывает их вместе. «Поскольку для одного фермента требуются другие условия работы, чем для другого, мы иммобилизовали их в двух последовательных реакторах», – объясняет Дирк Тишлер. Это позволяет исследователям, например, регулировать температуру или время пребывания субстратов в реакторе независимо друг от друга. «Можно было бы также не только связать сахара вместе с помощью этого метода, но и, например, вырастить лекарственные вещества на сахаре, такие как антибиотики», – говорит он, заглядывая в будущее.
Печать на многоразовых носителях
В последующем проекте, который он финансировал вместе с компанией Hirsch Engineering Solutions и который поддерживается Федеральным министерством экономики и энергетики, он теперь сосредоточен на оптимизации каскада. Целью является, прежде всего, улучшение материалов субстрата для ферментов. «Силикатные субстраты, которые мы использовали до сих пор, не одинаково хорошо переносятся всеми ферментами», – говорит Тишлер. Более того, их часто нельзя использовать повторно.
Пластмассы, в том числе из биологических источников, могут быть более подходящими, и их можно формовать с помощью 3D-печати. «Они уже доказали свою биосовместимость в различных медицинских применениях», – отмечает ученый.
Во-вторых, партнеры по проекту также хотят сделать ферментный каскад более экономичным, добавив киназу, которая перерабатывает отделенный UDP в UTP в конце реакции с помощью полифосфата. В результате каскад может начаться заново. «До сих пор нам всегда приходилось добавлять новый UTP для запуска каскада, что довольно дорого», – объясняет Дирк Тишлер. "Если бы мы могли переработать его с помощью полифосфата, затраты были бы значительно снижены."