Einsatz magnetisierbarer Partikelsysteme in der Bioverfahrenstechnik

Nanopartikel sind in den letzten Jahren immer mehr in den Fokus der Forschungen gerückt. Die außergewöhnlichen physikochemischen Eigenschaften dieser Partikel eröffnen ein breites Feld von Anwendungsmöglichkeiten in verschiedenen wissenschaftlichen Bereichen. Bisher sind magnetische Partikel kaum in großtechnischen Prozessen eingesetzt. Anhand von drei Beispielen aus den Bereichen Hydrolyse, Katalyse und dem Downstream-Processing von Antibiotika werden mögliche Einsatzgebiete vorgestellt und das Potential für den Einsatz in einem bioverfahrenstechnischen Prozess diskutiert. Im ersten Beispiel werden magnetische Nanopartikel als Träger für einen Biokatalysator verwendet. Die magnetische Charakteristik ermöglicht die einfache Rückgewinnung der Partikel und somit einen wiederholten Einsatz im Prozess. Im zweiten Teil der Arbeit werden Goldnanopartikel für die trägerkatalysierte Umsetzung von Glucose zu Gluconsäure eingesetzt. Der katalytische Umsatz der Partikel ist vergleichbar mit der Fermentation, die zur großtechnischen Produktion der Säure eingesetzt wird und somit eine konkurrenzfähige Alternative für die bestehenden Prozesse. Als letztes Beispiel wurden magnetische Partikel als Adsorber in der Aufarbeitung von Lactam-Antibiotika eingesetzt, die durch den Einsatz eines auf Bioprozesse optimierten Hochgradienten-Magnetseparators die Aufarbeitungsschritte der Antibiotikagewinnung deutlich reduzieren.