Von diskreter Partikel- zur Einzelzell-Katalyse

Mikrofluidiksysteme ermöglichen die Analyse von Prozessen auf Einzelpartikel- oder Einzelzell- ebene. Während Einzelzellstudien auf Basis von Fluoreszenzdetektion den aktuellen Stand der Forschung in der Biowissenschaft und Biochemie darstellen, fehlen entsprechende Aktivitäten in der synthetischen Chemie und Biokatalyse. Ziel von Projekt 1 ist die Entwicklung von Basistechnologien, mit denen heterogen katalysierte organische Synthesen sowie Biokatalysen mit Zellen in kleinstmöglichen Dimensionen untersucht werden können. Das ultimative Ziel ist es, stereoselektive Umwandlungen in Lösung bis zum Einzelkatalysator- bzw. Einzelpartikel-Niveau zu untersuchen. Diese Herausforderung wird durch die Entwicklung von Ansätzen zur Einkapselung, Inkubation und Analyse einzelner Katalysatorspezies in mikrofluidischen Tröpfchen-Chips angegangen. Diese Chips werden nahtlos mit innovativen Analysetechniken wie Massenspektrometrie, Ionenmobilitätsspektrometrie und Flüssigchromatographie verknüpft, um den Umsatz und die Selektivität der Katalysatorspezies in einzelnen Tropfen zu überwachen. Letztendlich könnte dieser Ansatz die spannende Frage beleuchten, ob und wie sich einzelne Katalysatorteilchen in ihrer (Enantio-)Selektivität unterscheiden, was wiederum zum grundlegenden Verständnis und zur Weiterentwicklung von heterogenen Katalysatoren und Biokatalysatoren beitragen kann.

DFG-Verfahren Forschungsgruppen

Teilprojekt zu FOR 2177:  Integrierte chemische Mikrolaboratorien (In-CheM)

Internationaler Bezug Italien

Kooperationspartner Professor Dr. Alessandro Massi