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14.06.2013

Funktionalisierte Nanoporen für die Stofftrennung

Stofftrennung ist ein wichtiger Arbeitsschritt in der biotechnologischen Praxis. Doch die konventionellen Methoden sind oft aufwändig, kostenintensiv und schlecht skalierbar. Der Forscher Thomas Burg vom Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie in Göttingen will mit Hilfe neuer Nanofabrikationsmethoden sogenannte biologische Hydrogele zur Lösung dieses Problems nutzbar machen. Hydrogele wirken in Zellen und Geweben oft als hochselektive Barrieren, welche einen kontrollierten Transport von Molekülen ermöglichen. Burg möchte solche Gele in sehr dünne nanoporöse Feststoffmembranen integrieren. Dazu entwickelt er eine Mikrofluidikplattform, mit der sich die Funktionsweise der Gele untersuchen und künftig einmal Stoffgemische in zellfreien Produktionssystemen aufreinigen lassen.

Nanoporen im Hydrogel
Hydrogele haben interessante Eigenschaften, die sich für die biotechnologische Stofftrennung nutzen lassen.
Quelle: 
Thomas Burg

Konventionelle Stofftrennverfahren sind nicht nur aufwändig und teuer, meist ist es auch schwierig, sie im Industriemaßstab einzusetzen. Aber auch im kleinen Maßstab, etwa in mikrofluidischen Systemen, in denen Flüssigkeiten von Reaktionsraum zu Reaktionsraum wandern, sind selektive Membranen für Trennschritte gefragt. Thomas Burg möchte sich eines äußerst selektiven Barrieresystems aus der Natur bedienen: Den Hydrogelen, die zum Beispiel im Kernporenkomplex der Zellkernhülle sitzen und dort für einen kontrollierten Import und Export von Molekülen sorgen. Der Porendurchmesser beträgt dort etwa 40 bis 50 Nanometer. „Für einen technischen Einsatz wollen wir die weichen Hydrogele mit Feststoffmembranen kombinieren“, sagt Burg.

Der Max-Planck-Forscher möchte zunächst testen, ob sich die Hydrogele in Mikrofluidikplattformen einsetzen lassen, etwa in zellfreien Expressionssystemen. Wenn sich das System im kleinen Maßstab bewährt, geht er davon aus, dass es sich in Form von großflächigen Dünnschichtmembranen langfristig für Stofftrennungen im Literbereich einsetzen ließe. (pg)

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