(Nanowerk Haberleri) Endüstriyel biyokataliz esas olarak farmasötik ve özel kimyasalların üretiminde kullanılır. Bu süreci ilerletmek için araştırmacılar yeni süreç teknolojileri üzerinde çalışıyorlar. Biyokatalizde kimyasal katalizörler yerine enzimler reaksiyonları hızlandırır. Bu kaynak ve enerji tasarrufu sağlar.
Mevcut çalışma, mümkün olduğunca yumuşak koşullar altında sürekli olarak büyük miktarlarda enzim biyokatalizörleri sağlamayı amaçlamaktadır. Etkili madde dönüşümleri elde etmek için, enzimler mikro yapılı akış reaktörlerinde immobilize edilir. Mekansal olarak sabitlenirler ve inert bir malzemeye bağlanırlar. Bu nedenle, hareketlilikleri sınırlıdır, bu da daha yüksek bir enzim konsantrasyonu ve daha yüksek bir üretkenlik ile sonuçlanır.
Kendi Kendine Birleşen Enzimlerden Köpüklü Mikrodamlacıklar
Normalde köpürme enzim yapısını değiştirir ve enzimler biyokatalitik aktivitelerini kaybederler. Bununla birlikte, yeni protein köpükleri muazzam bir stabiliteye ve aktiviteye sahiptir. Aktivite, başlangıçtaki maddelerin birbirleriyle mümkün olan en kısa sürede reaksiyona girmesini sağlayan enzimin etkinliğinin bir ölçüsüdür. Protein köpüklerinin üretimi için, kendiliğinden kararlı bir protein ağı oluşturmak üzere eşleşen bölgeleri taşıyan iki dehidrojenaz enzimi karıştırılır.
Biyolojik Arayüzler Enstitüsü’nden Profesör Christof Niemeyer, “Daha sonra, tekdüze boyutta mikroskobik kabarcıkların kontrollü oluşumu için mikroakışkan bir çipte bu karışıma bir gaz akışı eklenir” diye açıklıyor. plastik talaşlar ve kurutulur, bunun sonucunda proteinler polimerleşir ve kararlı bir altıgen kafes oluşturur.
Niemeyer, “Bu tek dağılımlı tamamen enzim köpükler, yalnızca biyokatalitik olarak aktif proteinlerden oluşan üç boyutlu gözenekli ağlardır” diyor. Köpüklerin stabil altıgen petek yapısı, ortalama 160 um gözenek çapına ve 8 um lamel kalınlığına sahiptir. Birkaç dakika sonra üniform küresel kabarcıklar tarafından oluşturulur.
Aktif ve Stabil Tam Enzimli Köpüklerin Verimli Kullanımı
Enzimleri dönüşüm reaksiyonlarında verimli bir şekilde kullanmak için, aktivitelerini sürdürmek üzere en yumuşak koşullar altında büyük miktarlarda immobilize edilmeleri gerekir. Şimdiye kadar, enzimler polimerler veya taşıyıcı parçacıklar üzerinde immobilize edildi. Ancak bunlar değerli reaktör alanı gerektirir ve enzim aktivitesi azalabilir.
Niemeyer, “‘Tamamen enzim hidrojellerimize’ kıyasla, yeni köpük bazlı malzemeler, üzerinde istenen reaksiyonun gerçekleşebileceği çok daha geniş bir yüzey alanına sahiptir” diye belirtiyor.
Teorik olarak beklenen sonuçların aksine, yeni köpükler, şaşırtıcı bir şekilde, daha önce köpürme proteinlerinde elde edilmemiş olan enzimlerin çarpıcı şekilde yüksek dayanıklılığını, mekanik direncini ve katalitik aktivitesini göstermektedir. Araştırmacılar, stabilitenin enzimlerin eşleşen bağlantılarından kaynaklandığını varsayıyorlar. Enzimlerin kendi kendine bir araya gelmelerini ve kurutma sırasında eşsiz stabiliteye sahip yeni bir malzeme ağı oluşturmalarını sağlarlar.
Niemeyer, “Şaşırtıcı bir şekilde, yeni geliştirilen enzim köpükleri, dört hafta boyunca kuruduktan sonra köpüksüz aynı enzimlere göre çok daha kararlıdır” diyor. “Stokta üretim ve teslimat önemli ölçüde kolaylaştırıldığı için bu, sürecin ticarileştirilmesi için özellikle yararlıdır.”
Çalışma yayınlandı (Gelişmiş Malzemeler“Mikrodamlacık Formüllü Kendiliğinden Birleşen Enzimlerden Biyokatalitik Köpükler”).
Yeni biyomalzemeler, endüstriyel biyomühendislik, malzeme bilimleri veya gıda teknolojisinde yenilikler için birçok fırsat sunuyor. Protein köpükleri, değerli bileşikleri daha verimli ve sürdürülebilir bir şekilde üretmek için biyoteknolojik işlemlerde kullanılabilir. Örneğin araştırmacılar, köpükleri rafine şekere umut verici bir alternatif olan tagatoz üretmek için kullandılar.
Source: www.nanowerk.com