In Fermentationsansätzen entsteht in der Regel eine Vielzahl neuer Verbindungen. Die Abtrennung der Zielkomponenten, die meist nur einen kleinen Anteil in diesen Gemischen haben, ist von zentraler Bedeutung für die Effizienz und damit die Wirtschaftlichkeit solcher Verfahren. In iProcess werden wir Kieselgele und Hydrogele mit sehr hoher spezifischer Oberfläche so funktionalisieren, dass sie in der Lage sind, selektiv Wirk- und Wertstoffe aus Fermentationsbrühen abzutrennen bzw. stark anzureichern. Für die Auslegung der Adsorbermaterialien und insbesondere der aktiven, oberflächengebundenen, adsorbierenden Zentren ist sowohl die Kenntnis der molekularen Strukturen der zu adsorbierenden Stoffe als auch Wissen über das Verhalten der Trägermaterialien in verschiedenen Medien nötig. Die Modellierung von Molekülstrukturen auf allen Niveaus der Theorie (von Molecular Modelling bis ab-initio Rechnungen) ist deshalb ebenfalls Ziel unserer Arbeiten. Ausgehend von den optimierten Strukturen der zu adsorbierenden Moleküle werden wir n iProcess ein theoriegestütztes Design möglicher Adsorptionszentren durchgeführt und diese im Anschluss zielgerichtet synthetisieren. Hierfür ist eine breite Expertise in der Arbeitsgruppe vorhanden.[1] Die Kombination funktionalisierter Kieselgele und Hydrogele mit magnetischen Nanopartikeln [2] erlaubt die einfache magnetische Separation von Wirk- und Wertstoffen aus schwer filtrierbaren Gemischen.

[1] M. Vafaeezadeh, P. Breuninger, C. Wilhelm, S. Ernst, S. Antonyuk, W. R. Thiel, Janus Interphase Organic-Inorganic Hybrid Materials: Novel Water-Friendly Heterogeneous Catalysts, ChemCatChem 2019, 11, 2304-2312. DOI: 10.1002/cctc.201900147

[2] S. Shylesh, V. Schünemann, W. R. Thiel, Magnetically Separable Nanocatalysts: Bridges Between Homogeneous and Heterogeneous Catalysis, Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 3428-3459. DOI: 10.1002/anie.200905684 

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