Development and characterization of a microfluidic magnetic oscillation reactor for enzymes

• Entwicklung und Charakterisierung eines magnetischen oszillierenden Mikroreaktors für Enzyme

Jussen, Daniel; Wiechert, Wolfgang (Thesis advisor)

Jülich : Forschungszentrum Jülich GmbH, Zentralbibliothek (2014)
Doktorarbeit

In: Schriften des Forschungszentrums Jülich : Reihe Schlüsseltechnologien 86
Seite(n)/Artikel-Nr.: XX, 130 S., [13] Bl. : Ill.

Zugl.: Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2014

Kurzfassung

Die Prozessentwicklung stellt einen der Hauptengpässe bei der Entwicklung von biokatalytischen Prozessen zur Erzeugung von Bulk- und Feinchemikalien dar. Aus diesem Grund sind neue Werkzeuge zur Beschleunigung der Prozessentwicklung und zur Reduzierung der Kosten in den Blickpunkt des Interesses gerückt. Während rechnergestützte Simulationen und das Handling von Kleinstvolumina in Mikrotiterplatten-basierten Plattformen bereits verwendet werden, besteht weiterhin ein Mangel an kontinuierlichen mikrofluidischen Reaktionssystemen für die Prozessentwicklung. In dieser Arbeit wurde der Mikrofluidische Magnetische Oszillationsreaktor (µMORE), ein neues mikrofluidisches Reaktionssystem für die Prozessoptimierung, entwickelt. Der Reaktionsraum wird durch magnetische Partikel, auf denen das Enzym immobilisiert ist, durch Verwendung eines oszillierenden magnetischen Feldes durchmischt. Das Konzept wurde so entwickelt, dass es eine einfache Parallelisierung von mehreren Reaktoren erlaubt. Ein sechs-fach Reaktionssystem wurde konstruiert. Das neue Reaktorsystem wurde entwickelt, charakterisiert und abschließend mit der Benzoylformiatdecarboxylase aus Pseudomonas putida getestet. Dieses Enzym katalysiert die Carboligation von Benzaldehyd und Acetaldehyd zu (S)-2-Hydroxypropiophenon. Die Resultate weisen darauf hin, dass das System ein nützliches Werkzeug für die Enzymprozessoptimierung darstellt und dass die gewonnenen Prozessparameter die Maßstabsvergrößerung vom Mikro- in den Labormaßstab ermöglichen.

Einrichtungen

• Lehrstuhl für Computational Systems Biotechnology (FZ Jülich) [420410]