Proteinimmobilisierung an poröse 3D-gedruckte Strukturen

Mit Vorteilen wie der Wiederverwendbarkeit eingesetzter Biokatalysatoren und deren einfache Abtrennung vom Produkt stellt die Immobilisierung von Enzymen im Reaktor eine Schlüsseltechnologie in der Entwicklung zukunftsweisender und nachhaltiger Bioproduktionssysteme dar. Anforderungen an Trägermaterialien für den Einsatz in Enzymreaktoren sind eine hohe innere Oberfläche (Porosität) bei gleichzeitiger mechanischer und chemischer Stabilität gegen die Prozessbedingungen sowie verfügbare funktionelle Gruppen für die spezifische kovalente Anbindung von Enzymen. Eine denkbare Methode derartige Substrate herzustellen ist die Fabrikation mit Hilfe eines 3D-Druckers.

Rapid Prototyping Technologien finden derzeit aufgrund immer höherer erreichbarer Auflösungen im Mikrometerbereich bei einer Vielzahl unterschiedlicher druckbarer Materialien vermehrt Einzug in den Bereich der Biotechnologie. In vergangenen Arbeiten wurde bereits die chemische Modifizierbarkeit der Materialoberfläche und die kovalente Anbindung des Modellenzyms Meerrettichperoxidase bewiesen werden.

Im Rahmen der ausgeschriebenen Diplomarbeit bzw. Masterarbeit soll die chemische Modifikation des 3D-gedruckten Materials charakterisiert und weiterhin optimiert werden. Für ein besseres Verständnis der molekularen Vorgänge sollen online-Messmethoden wie QCM-D (Quarzkristallmikrowaage mit Dissipationsmessung) oder SPR (Oberflächenplasmonresonanzspektroskopie) eingesetzt werden, welche hochauflösende Analysemethoden wie IRRAS (Infrarot-Reflexions-Absorptions-Spektroskopie) oder AFM (Rasterkraftmikroskopie) ergänzen. Ein hohes Maß an Engagement, Eigeninitiative und Fähigkeit zur kreativen Problemlösung sind wünschenswert.