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Enzym-Bioreaktor zur zellfreien Biosynthese durch direkten Elektronentransfer auf Enzyme

Master Thesis / Diplomarbeit

Enzym-Bioreaktor zur zellfreien Biosynthese durch direkten Elektronentransfer auf Enzyme

Motivation und Thema
Die Biotechnologie trägt dazu bei, Produktionsverfahren zu entwickeln, die ressourcenschonend und umweltfreundlich sind. Insbesondere bei der Herstellung von Pharmabausteinen sind sie die Methode der Wahl. Für die Herstellung von Grund- und Feinchemikalien sind die entsprechenden Enzyme jedoch oft nicht verfügbar oder für ein wirtschaftliches Verfahren nicht geeignet. Ein Beispiel hierfür ist P450, eine Monooxygenase, die C-H-Bindungen selektiv oxidiert. P450 Monooxygenasen sind komplexe Enzymsysteme und werden heute nur in wenigen Ganzzell-Prozessen eingesetzt. Einfachere enzymbasierte Verfahren böten hier die Perspektive einer höheren Raumzeitausbeute und Volumenaktivität und würden somit die Herstellung von großen Produkten wie Butanol aus Butan oder ω-Hydroxyfettsäuren aus Fettsäuren in hohen Ausbeuten ermöglichen. Allerdings benötigen P450-Enzyme Coenzyme, was Biosyntheseprozesse teuer und aufwändig macht.

Ziel eines F&E-Projektes am NMI ist daher die Entwicklung einer Technologie aus Elektrodenbeschichtung und Nanodrähten, mit der eine funktionelle und stabile Ankopplung der Enzyme, ein direkter Elektronentransfer auf die P450 Monooxygenase und damit einen Verzicht auf Cofaktoren möglich wird. Daraus soll ein erstes Modell für einen Enzym-Reaktor aufgebaut werden. Dies würde deren wirtschaftliche Nutzung in biokatalytischen Prozessen ermöglichen.

Thema der Thesis sind die Untersuchung und Optimierung der Anbindung des Enzyms an die Elektrode, der elektroanalytische Nachweis der Produktbildung und die Überführung in einen Test-Reaktor. Zum Methodenspektrum gehören Elektrosynthese und Elektroanalytik aber auch Instrumentelle Analytik sowie Spektroskopie.

Voraussetzungen
Studium der Chemie, (Bio-)Physik, Biotechnologie o. ä.; Interesse an Elektrochemie/physikalischer Chemie und einer Thesisarbeit in einem interdisziplinären Umfeld; technisches und experimentelles Verständnis und Geschick, gute Englischkenntnisse.

Bewerbungen per E-Mail an
Dr. Martin Stelzle | bewerbung@nmi.de | Tel.: 07121 51530 75

NMI | Markwiesenstraße 55 | 72770 Reutlingen | www.nmi.de