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Projekt
Diatomeen Nanobiotechnologie: Konstruktionsprinzipien für die Erhöhung der katalytischen Aktivitäten von auf Diatomeen-Biosilica immobilisierten Enzymen und Metall-Nanopartikeln
Antragsteller
Professor Dr. Eike Brunner; Professor Dr. Nils Kröger
Fachliche Zuordnung
Biomaterialien
Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
Förderung
Förderung von 2012 bis 2019
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 210320604
Diatomeen sind einzellige Mikroorganismen, die über eine erstaunliche Kunstfertigkeit bei der Biosynthese von SiO2 (Biosilica) verfügen. Das Biosilica der Diatomeen zeichnet sich durch hierarchische Mustern von nano- bis mikroskaligen Poren aus, die dem Material interessante Eigenschaften verleihen und durch synthetische Methoden nur schwer zugänglich sind. Die Verwendung von Diatomeen-Biosilica als Trägermaterial für Katalysatoren ist eine besonders vielversprechende, und bislang kaum untersuchte Anwendung. Für Trägermaterial-gebundene Enzyme und katalytisch aktive Metallnanopartikel gibt vielfältige Anwendungen, z. B. in der Wikstoffsynthese, der medizinischen Diagnostik und der Energiegewinnung aus Biomasse Das zentrale Ziel diese Projektes ist die Entwicklung von Strategien zur Erhöhung der katalytischen Aktivität von Enzymen, Enzymkaskaden und Edelmetall-Nanopartikeln, die auf Diatomeen-Biosilica immobilisiert werden. Auf der Grundlage der umfangreichen Vorarbeiten, die im Rahmen der vergangenen Förderperiode von den Arbeitsgruppen Kröger und Brunner geleistet wurden, sollen mittels (bio-)chemischer und biotechnologischer Methoden auf Diatomeen Biosilica-basierende, besonders leistungsfähige Katalysatoren hergestellt werden. Im Zentrum der Untersuchungen stehen folgende Fragestellungen:- Wie kann die Porosität und Oberflächenchemie des Biosilica modifiziert werden, um eine maximale katalytische Aktivität von immobilisierten Enzymen und Metall-Nanopartikeln zu erreichen?- Wie kann man die Katalysator-Biosilica Wechselwirkung modulieren, um eine maximale katalytische Aktivität bei optimaler Katalysator-Stabilität zu erreichen? - Wie müssen Enzyme, die Kaskadenreaktionen katalysieren, räumlich auf dem Biosilica angeordnet sein (Kompartimentierung), um eine maximale Geschwindigkeit der Reaktionskaskade zu erzielen? Die Antworten auf diese Fragen werden neue Einsichten liefern hinsichtlich derjenigen chemischen und physikalischen Strukturparameter des Trägermaterials und der Grenzfläche zwischen Trägermaterial und Katalysator, welche die katalytische Aktivität determinieren.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
