Enzym-katalysierte Reaktionen in Mikroemulsionen in der Volumenphase und an Grenzflächen: Zusammenhang zwischen Tensidfilm-Elastizität, Phasenstruktur und Reaktivität

• Antragsteller: Professor Dr. Thomas Hellweg; Dr. André Richardt; Dr. Stefan Wellert
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 213524825

Trotz der Bedeutung von Mikromemulsionen als Reaktionsmedium für enzymatisch katalysierte Reaktion ist nur wenig über die Wechselwirkung von Enzymen mit dem amphiphilen Film bekannt. Wir vermuten, dass die mechanischen Eigenschaften des amphiphilen Films nicht nur die Phasenstrukturen der Mikroemulsionen kontrollieren, sondern auch die Kinetik enzymatischer Reaktionen in Mikroemulsionen. Deshalb werden wir in diesem Projekt die Rolle der biegeelastischen Konstanten des amphiphilen Films in enzym-haltigen Mikroemulsionen an zwei eng miteinander verbundenen Fragestellungen untersuchen. Zum einen wollen wir untersuchen, wie die Reaktivität des Systems Enzym/Mikroemulsion mit der Biegesteifheit des Tensidfilms zusammenhängt. Hierzu werden wir uns vor allem mit Lipasen beschäftigen.Zum anderen werden wir uns mit dem Zusammenhang zwischen Biegesteifheit des Tensidfilms und der Oberflächenbenetzung sowie Extraktion befassen. Bei der in diesem Kontext relevanten enzymatischen Reaktion unter Verwendung des Enzyms Diisopropylfluorophosphatase (DFPase) spielen sowohl der Transfer des Substrats in die Mikroemulsion durch Extraktion, als auch der sich anschließende eigentliche Umsatz des Substrats in der Volumenphase eine Rolle. Lipasen sind eher lipophil, DFPase ist hingegen hydrophil. Wir erwarten daher, dass sich die beiden Enzyme bezüglich ihrer Wechselwirkung mit dem Tensidfilm komplementär verhalten. Methodisch werden wir vor allem auf quasielastische Streumethoden sowie die Neutronenreflektivität zurückgreifen, um den Einfluss des Tensidfilms auf die Reaktionskinetik zu quantifizieren und um Struktur-Eigenschafts-Beziehungen nachzuweisen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen