Gentechnisch funktionalisierte Phagen-Aerogele als Filter für smart Recycling

• Antragsteller: Dr. Dirk Rothenstein
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 506180873

In diesem Projekt werden Phagen (bakterielle Viren) verwendet, um Aerogele zu konstruieren, die das spezifische Recycling von anorganischen und organischen Substanzen aus Abwässern ermöglichen. Die einzigartige Struktur der Phagen - biologische Nanofasern - ermöglicht die zuverlässige Erzeugung gentechnisch modifizierter und dadurch vollständig funktionalisierter Nanofasern für die selektive Bindung von Substanzen. Mittels Eis-Templatierung werden unter Verwendung unterschiedlicher Parameter aus den Phagen Aerogele mit elaborierten Architekturen erzeugt, sog. Phagen-Aerogele. Durch die Kombination von Gentechnik und Eis-Templatierung entstehen so freistehende ultraporöse Funktions-Aerogele mit maßgeschneiderten Eigenschaften. Es wird eine Vielzahl experimenteller Methoden eingesetzt, um die gentechnisch modifizierten Phagen zu charakterisieren und die spezifischen Bindungen anorganischer und organischer Substanzen mit den Phagen zu untersuchen und zu quantifizieren. Hierbei stehen auch grundlegende Fragen der Wechselwirkung der Phagen untereinander und mit dem umgebenden Medium im Fokus, sowie der Einfluss der Syntheseparameter auf Struktur und Porosität der Phagen-Aerogele. Diese Phagen-Aerogele sollen die Wiedergewinnung von Rohstoffen, wie Seltenen Erden und strategischen Metallen, sowie die Beseitigung von anorganischen und organischen Kontaminationen aus Abwässern ermöglichen. Die Funktionalität der Phagen-Aerogele wird an Modellsystemen mit solchen Substanzen untersucht. In Rückkopplungsschleifen werden diese Ergebnisse mit den molekularbiologischen Modifikationen und der Eis-Templatierung korreliert. Durch dieses Projekt soll die Entwicklung ökologisch und ökonomisch attraktiver hochleistungs-fähiger Phagen-Aerogele für smartes Recycling entwickelt und ein wissensbasiertes Design von Aerogel-Filtern mit einstellbaren Bindungseigenschaften ermöglicht werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen