ElektroZym

Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung einer P450 Monooxygenase, die durch eine Elektrode auf der Basis von Kohlenstoff-Nanoröhrchen (CNT) direkt und effizient reduziert wird. Als Basis dient ein neuartiges Screeningsystem, das die Optimierung des Enzym-Elektroden-Interfaces mittels Enzyme Engineering erlaubt. Bei Erreichen des Projektzieles kann durch Upscaling der Enzymelektrode der neue Prozess für die enzymatische Produktion von hochwertigen Produkten, wie Diolen und Hydroxyfettsäuren eingesetzt werden.

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.[nbsp] Bei der Herstellung von Grundchemikalien ist man allerdings weniger erfolgreich, da die entsprechenden Enzyme oft nicht verfügbar sind oder nicht die für ein wirtschaftliches Verfahren notwendigen Aktivitäten aufweisen. Insbesondere weisen enzymatisch-katalysierter Oxidationen ein großes Anwendungspotential auf, da sie z.B. C-H Bindungen selektiv oxidieren können. Trotzdem ist anzumerken, dass auch diese Prozesse mit zahlreichen Problemen verbunden sind und daher deren Potential bis dato noch lange nicht ausgeschöpft ist. Dieses Projekt würde einen Beitrag dazu leisten, Oxidationsreaktionen im industriellen Maßstab zu etablieren.

In diesem Tandemprojekt wird komplementäres Fachwissen aus dem Gebiet der Biokatalyse und Enzym Engineering, sowie der Mikrosystemtechnik und der Elektrochemie eingebracht. Das Projekt passt in die aktuelle Ausschreibung für Tandemprojekte Biotechnologie 2020+. Zahlreiche Schwerpunkte, welche auch im Fachgespräch Prozessenergie diskutiert wurden, sind bedeutende Meilensteine im diesem Projekt.

P450 Monooxygenasen sind komplexe Enzymsysteme und werden heute nur in wenigen Ganzzellprozessen eingesetzt. Einfachere enzymbasierte Verfahren bieten hier die Perspektive einer höheren Raumzeitausbeute und Volumenaktivität und würden somit die Herstellung von großen Produkten wie Butanol, Butandiol aus Butan oder -Hydroxyfettsäuren aus Fettsäuren in hohen Ausbeuten ermöglichen.

Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung einer P450 Monooxygenase, die durch eine Elektrode auf der Basis von Kohlenstoff-Nanoröhrchen (CNT) direkt und effizient reduziert wird. Als Basis dient ein neuartiges Screeningsystem, das die Optimierung des Enzym-Elektroden-Interfaces mittels Enzyme Engineering erlaubt.
Bei Erreichen des Projektzieles kann durch Upscaling der Enzymelektrode der neue Prozess für die enzymatische Produktion von hochwertigen Produkten, wie Diolen und Hydroxyfettsäuren eingesetzt werden.