Enzymatische Synthese von Oligosacchariden in einem neuartigen Enzymmembranreaktor

Hintergrund:
Auf dem Weg zu einer nachhaltigen Herstellung von komplexen chemischen Verbindungen ermöglichen Enzyme als hochselektive und unter milden Bedingungen aktive Katalysatoren die Nutzung effizienterer und umweltfreundlicherer Reaktionswege.
Um bei solchen Prozessen hohe Umsatzraten und hohe Raum-Zeit-Ausbeuten zu erzielen, können Enzyme immobilisiert und in einem zweiten Schritt in Durchflussreaktoren eingesetzt werden. Unter den verschiedenen Arten von Durchflussreaktoren bieten Enzym-Membran-Reaktoren (EMR) die Möglichkeit durch die Wahl geeigneter Membranen sowohl Immobilisat als auch Substrat und Produkt zurückzuhalten, während inhibierende Nebenprodukte in-situ abgeführt werden.  
In dieser Arbeit sollen Oligosaccharide enzymatisch mit Hilfe immobilisierter Leloir Glykosyltranferasen in einem neuartigen EMR synthetisiert werden. Dazu soll als erstes das entsprechende Enzym charakterisiert und auf Trägerpartikel durch konventionelle Methoden immobilisiert werden. In einem zweiten Schritt soll die Synthese kontinuierlich im Fluss durchgeführt werden. Um die Betriebsbedingungen besser im vornerein einschätzen zu können, soll das Reaktorverhalten mittels COMSOL modelliert und vorhergesagt erden. Durch den Einsatz im EMR sollen inhibierende Nebenprodukte in-situ abgeführt werden.

Aufgabenstellung:
Im Rahmen der Masterarbeit soll eine Leloir Glykosyltransferase für den Einsatz in einem Enzym-Membran-Reaktor charakterisiert und immobilisiert werden. Die Arbeitspakete umfassen:

-    Immobilisierung der in der Reaktion involvierten Enzyme durch kovalente oder koordinative Bindung
-    Untersuchung der Aktivität und Stabilität der Immobilisate
-    Einsatz der Enzymimmobilisate in einem Durchflussreaktor
-    Modellierung und Vorhersage des Reaktorverhaltens mittels COMSOL Simulationen

Betreuung:
Neben der wissenschaftlichen Betreuung durch Herrn Prof. Dr.-Ing. Matthias Franzreb wird Herr./Frau. in der praktischen Durchführung der Arbeit durch Herrn M. Sc. Ulrich Thiele unterstützt.  
Kontakt:
Ulrich.thiele@kit.edu