IBZT-01: MiRAGE - Mikrogel-Gegenstrom-Fluss-Reaktor für die automatisierte Glykansynthese mit immobilisierten Enzymen; (Partner 2 - DWI, Pich)

Abstract

Glykane sind aus Monosacchariden aufgebaute Ketten und gehören zu den häufigsten Biopolymeren. Sie erfüllen zentrale biologische Funktionen, etwa in der Zellkommunikation sowie bei der Faltung und Stabilisierung von Proteinen. Glykane finden aufgrund ihrer Bedeutung vielfältige industrielle Anwendungen, etwa in Medizin, Ernährung und Kosmetik. Die chemische Synthese komplexer Glykane ist höchst anspruchsvoll, da zahlreiche Schutzschritte und aufwendige Reinigungen erforderlich sind. Enzymatische Verfahren zur Herstellung von Glykanen mittels Leloir-Glykosyltransferasen (GTs) ermöglichen eine gezielte Synthese ohne, dass zahlreiche Schutzritte und Reinigungen durchgeführt werden müssen. Aktuell wird die Nutzung der enzymatischen Verfahren durch anspruchsvolle Expressionsbedingungen, hohe Kosten und fehlende Wiederverwendungsmöglichkeiten der Enzyme begrenzt. Einen Lösungsansatz bietet der Einsatz immobilisierter GTs, was die Wiederverwendbarkeit und vereinfachte Reinigung der GTs ermöglicht. Bisher wurden jedoch nur wenige GTs erfolgreich (aktiv) immobilisiert, weshalb die Entwicklung robuster Immobilisierungskonzepte vorangetrieben werden muss. Mikrogele sind ein vielversprechendes Trägermaterial, da sie flexible Optionen zur Enzymanbindung bieten. So können die Enzyme während der Gelbildung eingebettet oder nachträglich abgebunden werden. Das Projekt MiRAGE entwickelte Enzym-Mikrogelsysteme, welche kleine definierte Reaktionsräume für mehrstufige Synthesen schaffen. Diese Enzym-Mikrogelsysteme werden in einem automatisierten Gegenstrom-Durchflussreaktor eingesetzte, um eine präzise Prozessführung durch den kompartimentierten Gegenstrombetrieb zu ermöglichen.