Průtočné reaktory s enzymy vyrábějí cenné sloučeniny. Jejich výkon byl ale až doposud poměrně omezený. Výzkumný tým odborníků německých odborníků dokázal výkon takových reaktorů zvýšit asi tisíckrát.
Výzkumníci z Helmholtz-Zentrum Hereon a Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen vytvořili nový typ nanomembrány, která zařídí, že se molekuly, které mají reagovat, dostanou do těsné blízkosti enzymů v reaktoru. Tím se dramaticky zvýší reakční rychlost. Nová metoda by mohla nalézt široké uplatnění, včetně udržitelné produkce fosfátů.
Průtočné bioreaktory s enzymy jsou sice velmi slibné, ale doposud nebyly příliš účinné. Problém byl hlavně v tom, že reaktory tohoto typu využívají kanálky milimetrové velikosti, ale molekuly enzymů mají velikost v nanometrech. Jsou tedy zhruba milionkrát menší. Výsledkem toho je, že mnohé z molekul substrátů, které by měly reagovat, protečou reaktorem, aniž se setkají s enzymem, a nemají tudíž příležitost podílet se na žádoucích chemických reakcích.
Vedoucí výzkumu nanomembrán Hereonu Volker Abetz a jeho spolupracovníci proto vyvinuli speciální nanomembránu, která vzniká samouspořádáním jednotek kopolymerů. Výsledná nanomembrána zhruba o velikosti listu papíru je velmi hustě pokryta nanopóry stejné velikosti, jejichž průměr je 50 nm. Badatelé rovněž použili uměle vytvořené adhezivní peptidy, s jejichž pomocí navázali na stěny pórů enzymy bioreaktoru.
Relativně jednoduchá technologie zařídila ohromující nárůst výkonu reaktoru. Experimenty potvrdily, že nanomembrána je stabilní a vhodná pro výrobu v průmyslovém měřítku.
Schematické znázornění obecně použitelného a škálovatelného návrhu průtokového reaktoru kombinací dobře navržených izoporézních BCP membrán jako nosičů s fúzním proteinem (fytáza plus peptid vázající materiál [MBP; jmenovitě LCI]) pro imobilizaci orientované fytázy (YmPh) © Nature Communications