Fraunhofer-Institut für Immobilisierte Enzyme für biokatalytische Syntheseverfahren
In dem Projekt »Immobilisierung von DERA« wird das Enzym 2-Deoxy-d-ribose-5-phosphat Aldolase, kurz DERA, fit gemacht für dessen Einsatz in der biokatalysierten Synthese von Wirkstoffmotiven.
Enzyme sind Biokatalysatoren, die auf sehr effiziente Weise zum Teil hochselektive chemische Umsetzungen ermöglichen, die meist nur, unter harschen Bedingungen oder unter Einsatz toxischer bzw. teurer Zusatzkomponenten möglich sind. Aus diesem Grund versuchen Forscher Enzyme für verschiedenste Anwendungen nutzbar zu machen.
Einsatz von Enzymen in der Synthese von Feinchemikalien
Ein wichtiger Zweig ist der Einsatz von Enzymen in der Synthese von Feinchemikalien. Diese sind unter anderem in der Pharmazie von Bedeutung. Ein Grundproblem bei der Nutzung von Enzymen außerhalb ihrer natürlichen Umgebung ist deren mangelnde strukturelle Stabilität. Dies verhindert in vielen Fällen den breiten Einsatz für Synthesezwecke. Die Stabilität von Enzymen kann aber durch deren Immobilisierung deutlich erhöht werden.
DERA ist ein Enzym, das in der Lage ist, aus der billigen Massenchemikalie Acetaldehyd wichtige Strukturmotive für bestimmte Wirkstoffe zu synthetisieren – beispielsweise für cholesterinspiegelsenkenden Statine. Ein großes Problem bei dem Einsatz von DERA für synthetische Zwecke ist jedoch, dass es bei industriell relevanten Konzentrationen des synthetisierten Strukturmotivs inhibiert wird. Diese Enzyminhibition kann vermieden werden, indem man unterbindet, dass sich das Produkt, also das Strukturmotiv, in der Umgebung des Enzyms anhäuft. Dabei sollen jedoch keine Kompromisse hinsichtlich der Gesamtproduktkonzentration eingegangen werden.
Kopplung von Katalyse- und Transportprozessen
Eine Lösung dieses Problems stellt die Kopplung der katalytischen Umsetzung mit Transportprozessen dar. Dafür ist es erforderlich, DERA in dünnen Schichten auf geeigneten Trägermembranen zu immobilisieren, so dass ein Einsatz des Enzyms in einem kontinuierlichen Prozess möglich ist.
In dem Projekt »Immobilisierung von DERA« wird ein vereinfachtes und damit kostengünstigeres, sowie skalierbares Herstellungsverfahren für die gewünschten biokatalytisch aktiven Membranen entwickelt.
In Zusammenarbeit mit unserem Projektpartner, dem Institut für bioorganische Chemie der Universität Düsseldorf (IBOC) unter Leitung von Herrn Prof. Jörg Pietruszka, wollen wir zudem molekularbiologisch verbesserte DERA-Varianten einsetzen, um den Prozess noch effektiver zu gestalten.
Das Projekt ist auf zwei Jahre angelegt und wird von einem Ausschuss aus Firmenvertretern aus den Bereichen der Feinchemikaliensynthese, Enzym- sowie Membrantechnologie beratend begleitet.
