Funktionale Kanalprotein-Polymer-Membranen

zur Stofftrennung, Beschichtung und Katalyse

Im Projekt »Chirale Membranen« werden Kanalproteine als Bausteine zur Herstellung von Protein-Polymer-­Membranen verwendet, um eine maßgeschneiderte größen-­selektive und / oder chirale Trennung zu entwickeln.

Diese neue Generation bioinspirierter Nanofiltrations-Membranen enthält funktionalisierte Poren mit einem einheitlichen Durchmesser von unter 3 nm. Eine hohe Beladungsdichte (>10 000 000 Kanalproteine pro cm2), eine geringe Schichtdicke (5 – 200 nm) sowie eine variable Selektivität der Membranen ermöglichen ihren Einsatz bei niedrigen Drücken und hohen Durchflussraten.

Die Membranporen basieren auf dem Kanalprotein »Ferric hydroxamate uptake protein component A« (FhuA), welches biotechnologisch in verschiedenen Varianten hergestellt und so verschiedensten Trennanforderungen angepasst werden kann.

 

Membranherstellung

Wir verfolgen unterschiedliche Ansätze zur Herstellung von Protein-Polymer-Membranen:

  • direkte Vernetzung zu Monolagen-Membranen
  • Verlinken von Protein-Polymer-Konjugaten
  • Immobilisierung der Protein-Kanäle durch Biokonjugation

 

Charakterisierung/Eigenschaften

Die Stabilität und Morphologie der Membranen werden neben Rasterkraftmikroskopie auch mit Helium-Ionen-Mikroskopie charakterisiert. Die Bilder zeigen beispielhafte Messungen an Monolagen- und Doppellagen-Membranen auf planaren und porösen Supporten.

AFM Aufnahmen und Höhenprofile einer FhuA-Mono- und Doppellage.
AFM Aufnahmen und Höhenprofile einer FhuA-Mono- und Doppellage.
 Schematische Darstellungen der verwendeten Herstellungsvarianten biohybrider Membranen.
Schematische Darstellungen der verwendeten Herstellungsvarianten biohybrider Membranen.
HIM Aufnahmen einer FhuA-Monolage auf einem Loch-Grid.
HIM Aufnahmen einer FhuA-Monolage auf einem Loch-Grid.

Das Vorhaben »Chirale Membranen« (FKZ 031B0559B) wird im Rahmen des Programms »Basistechnologien für die nächste Generation biotechnologischer Verfahren« vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert.

Workshop

[in Planung]

Wir laden Sie herzlich ein an unserem Workshop zur Evaluation der wirtschaftlichen und industriellen Anforderungen an unser System teilzunehmen. Der Workshop befindet sich in Planung und findet im Laufe des Jahres 2020 statt.