In MOF eingebettete Enzyme für die kontinuierliche Durchflusskatalyse in wässrigen und organischen Lösungsmitteln

Abstract

Um das Potenzial von Enzymen in der zellfreien Biokatalyse voll auszuschöpfen, ist eine Stabilisierung der katalytisch aktiven Proteine und deren Integration in effiziente Reaktorsysteme erforderlich. Obwohl in den letzten Jahren erste Schritte zur Immobilisierung solcher Biomoleküle in metallorganischen Gerüsten (MOFs) unternommen wurden, waren diese Demonstrationen auf Batch-Experimente und wässrige Bedingungen beschränkt. Hier demonstrieren wir ein kontinuierliches Enzymreaktorsystem auf MOF-Basis mit hoher Produktivität und Stabilität, das auch für organische Lösungsmittel geeignet ist. Unter wässrigen Bedingungen wurde die Stabilität des Enzyms um das 30-fache erhöht, und die Raum-Zeit-Ausbeute übertraf die mit anderen Enzym-Immobilisierungsstrategien erzielten Werte um eine Größenordnung. Es ist herauszuheben, dass die hier gezeigte Infiltration der Proteine in das MOF keine zusätzliche Funktionalisierung erfordert, was eine zeit-und kosteneffiziente Herstellung der Biokatalysatoren mit markierungsfreien Enzymen ermöglicht.

In Situ Enzyme Immobilization by Covalent Organic Frameworks

“…This method offers a very simple loading process, and interesting properties have been demonstrated in terms of catalytic activity (enzyme accessibility, stability, recyclability,..) and of enzyme stabilisation under non-natural conditions, such as organic solvent. [7] This approach requires a size matching between the pores of the host matrix and the enzyme, and afterwards to preserve voids within the matrix to permit diffusion of reactants to and from the biological entity. [8] Another strategy is the in-situ encapsulation, where the matrix formation occurs simultaneously with the immobilization process.…”