Thermodynamische Eigenschaften wässriger Protein-Lösungen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Ziel des Projektes war die Untersuchung und Modelliemng von Phasengleichgewichten in wässrigen Proteinlösungen unter Berücksichtigung des Einflusses von lonenstärke, Salztyp und pH-Wert. In diesem Zusammenhang konnten mit einer auf das Potential of Mean Force (PMF) basierenden Zustandsgieichung die zweiten osmotischen Virialkoeffizienten von Lysozymlösungen quantitativ wiedergegeben werden. Die Beschreibung der metastabilen Flüssig-Flüssig Mischungslücke sowie der Löslichkeitskurve konnte nur bis zu einem qualitativen Level erreicht werden. Da das PMF-Modell die Wechselwirkungen zwischen Lösungsmittel, Salzionen und Protein nicht explizit berücksichtigen kann, wurde eine rigorose Modellierung mit Hilfe der PC-SAFT Zustandsgleichung angestrebt. Zunächst wurde die PC-SAFT Zustandsgleichung um einen elektrostatischen Wechselwirkungsterm erweitert, um thermodynamische Eigenschaften wässriger Elektrolytlösungen beschreiben zu können. Lösungsdichten, mittlere ionische Aktivitätskoeffizienten und Dampfdrücke einiger Alkali Halide, Hydroxide, Sulfate und Nitrate konnten damit sehr gut modelliert werden. Weiterhin wurde das entstandene Modell zur Modellierung wässriger Aminosäure- bzw. Peptid-Systeme verwendet. Besonderes Augenmerk lag hierbei auf der gleichzeitigen Besehreibung verschiedener Systemeigenschaften - Dichten, Dampfdrücke, Aktivitätskoeffizienten (MIAK) und Löslichkeiten - mit einer minimalen Anzahl an ModelIparametem. Nach erfolgreicher Modellierung der binären Randsysteme wurden temäre Wasser-Elektrolyt-Aminosäure Systeme auf ihre Modellierbarkeit hin untersucht. Hierbei lässt sich durch Einführung eines salzkonzentrationsabhängigen binären Wechsel Wirkungsparameter der Einfluss der Aminosäure auf den MIAK des Salzes quantitativ beschreiben. Allerdings versagt das Modell bei der Berechnung von Aminosäure-Löslichkeiten in Salzlösungen. Eine Verfeinerung des Modells ist hier vonnöten. Eine rigorose Beschreibung von Proteinsystemen, bei der alle Komponenten explizit berücksichtigt werden, gestaltet sich jedoch als schwierig aufgrund der molekularen Struktur der Proteine und der sich daraus ergebenden komplexen, bis dato nicht ganz verstandenen Wechselwirkungen mit den einzelnen sich in Lösung befindenden Spezies.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Modelling of Aqueous Electrolyte Solutions with PC-SAFT. Ind. Eng. Chem. Res., 44:3355-3362, 2005
L. F. Cameretti, G. Sadowski, J. Mollerup
- Modelling of Aqueous Electrolyte Solutions with PC-SAFT. Thermodynamics 2005, Portugal
L. F. Cameretti, G. Sadowski
- Modelling of Aqueous Electrolyte Solutions with PC-SAFT. VDI Thermodynamik-Kolloquium 2005, Frankfurt a.M.
L. F. Cameretti, G. Sadowski
- Modeling of Aqueous Amino Acid and Polypeptide Solutions with PC-SAFT. AIChE Annual Meeting 2006, San Francisco (USA)
L. F. Cameretti, G. Sadowski
- Modelling molecular light scattering by an equation of state. 22nd European Symposium on Applied Thermodynamics 2006, Elsinore (DK)
M. P. Breil, J. Mollerup, G. Sadowski, L. Cameretti
- Thermodynamic modeling of amino acids and polypeptides in aqueous solution. 1st Intemational Symposium on Biothermodynamics 2006, Frankfurt a.M.
F. Tumakaka, L. Cameretti, D. Fuchs, G. Sadowski
- Thermodynamische Eigenschaften von Aminosäure-Lösungen. Dechema/GVC-Jahrestagungen 2006, Wiesbaden
F. Tumakaka, L. Cameretti, D. Fuchs, G. Sadowski
- Modeling of Aqueous Amino Acid and Polypeptide Solutions with PC-SAFT. Chem. Eng. Process., available online, 2007
L. F. Cameretti, G. Sadowski
- Thermodynamische Eigenschaften wässriger Aminosäure/Elektrolyt-Lösungen. VDI-Thermodynamik-Kolloquium 2007, Rostock
L. F. Cameretti, C. Held, A. Azkan, G. Sadowski
