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Aránzazu del Campo Bécares, Jiaxi Cui

• Das LRC verfolgt das Ziel, zellfreie Biotechnologie für die Synthese multifunktionaler Mikro-Produktionseinheiten zu entwickeln. Mit der Entwicklung von Reaktionsplattformen für die Manipulation der mehrstufigen Biosynthese auf einer Mikroebene trägt JRG4 am INM zum Gesamtprojekt bei. Die Reaktionsplattformen müssen vier spezifischen Randbedingungen genügen: 1) kompatibel mit den für die Biosynthese angewandten Enzymkatalysatoren und inert gegenüber Reaktanten sein; 2) geschlossene Kompartimente bieten, die festgelegte Reaktionsbedingungen gewährleisten können (pH, Konzentration); 3) einen stimuli-responsiven Mechanismus zur Steuerung des Reaktionswegs enthalten, um komplexe Reaktionsketten zu vereinfachen (Produkte aus den Anfangsstufen gemischt mit Produkten aus späteren Stufen); 4) ständigen Zugriff auf Zwischenprodukte im Reaktionsprozess zur Kontrolle und Analyse gestatten. Dazu wurden drei verschiedene Plattformen entworfen und entwickelt: strukturelle Oberflächen auf Basis von Hohlsäulen, flüssigkeitsvermittelte mobile Oberflächen und thermo-magnetisch responsive Träger. Die strukturellen Oberflächen bestehen aus geometrisch angeordneten Hohlsäulen aus responsiven Materialien, die zur Einleitung und Entnahme von Reaktionslösungen dienen. In Ergänzung zu dieser Grundidee, gemäß der die Mikro-Reaktionsflüssigkeiten der Luft ausgesetzt werden, sollen die flüssigkeitsvermittelten mobilen Oberflächen die als Mikrotropfen vorliegenden Reaktionsflüssigkeiten im umhüllten Zustand manipulieren. Die mobilen Oberflächen weisen eine Struktur von porösem Substrat mit semi-infundiertem perfluoriertem Ferrofluid auf, das mithilfe magnetischer Anregung bewegt werden kann, sodass die Tropfen transportiert, gemischt und separiert werden können. Die thermo-magnetisch responsiven Träger dienen der weiteren Miniaturisierung der Reaktionsplattform. Dieses System setzt sich aus einem MNP-Kern (magnetische Nanopartikel), einer stimuli-responsiven Polymerschale und funktionalen Endgruppen zur Immobilisierung der Enzymkatalysatoren zusammen. Der MNP-Kern dient der Bewegung des Bioreaktors und dem Recycling der Reaktionslösungen, während die stimuli-responsive Polymerschale dem Anhalten bzw. erneuten Anstoßen der Bioreaktionen sowie dazu dient, die Löslichkeit der Biorektoren für das Recycling variieren zu können.[...]