Bei der Produktion von einem Kilogramm Arzneistoff entstehen bis zu 100 Kilogramm Müll. Ein interdisziplinäres Forscherteam möchte die selbstregulatorischen Fähigkeiten der Zelle imitieren, um biochemische Produktionsprozesse zu entwickeln – und den Weg für eine nachhaltige, grüne Chemieindustrie zu bereiten.

Vorbild für den Forschenden ist die Zelle, als kleinste lebende Einheit aller Organismen. In einer Zelle laufen tausende Reaktionen gleichzeitig und doch sehr kontrolliert und effizient ab. Ein Beispiel dafür sind Moleküle, die sich selbst konstruieren – nach einem bestimmten Muster. Die Geschwindigkeiten, mit der Reaktionen in der Zelle ablaufen, werden genau gesteuert. Durch diese perfekte Organisation kann eine enorme Vielfalt von komplexen Produkten ohne Abfall synthetisiert werden.

Biochemische Produktionsverfahren

Ein interdisziplinäres Team an Forschenden aus Spanien, Israel, der Schweiz, den Niederlanden und Österreich will die selbstregulatorischen Fähigkeiten der Zelle imitieren und noch weiter optimieren – um diese für neuartige Produktionsprozesse zu nutzen. Als Alternative zu giftigen Reagenzien oder Lösungsmitteln in herkömmlichen Synthesewegen, werden biochemische Verfahren eingesetzt. Letztere sparen Zeit, Geld und Ressourcen.

Biologische Katalysatoren

Die Natur setzt Enzyme ein, um die Lebensvorgänge zu steuern. Die Enzyme fungieren als Katalysatoren. An diesem Punkt knüpfen die Forschenden vom Institut für Chemie an der Universität Graz ein, die ihre Kompetenz in der Biokatalyse für die Entwicklung neuartiger Produktionsprozesse einbringen. Als biologische Katalysatoren fungieren Enzyme aus der Natur. Diese gestalten die chemischen Produktionsprozesse einfacher und umweltfreundlicher. Der Vorteil der Biokatalyse für Produktionsprozesse:

  • Es sind keine teuren Geräte und Chemikalien erforderlich.
  • Es entstehen keine giftigen Abfallprodukte.

Aus dem Forschungsprojekt soll ein neuartiger selbstregulierender katalytischer Reaktor hervorgehen. Die Reaktions-Systeme der Zellen will man über Licht steuern.

Entstehungsprozess von Zellen

Die Erforschung der Organisation der Zelle bietet den Forschenden auch die Möglichkeit, mehr über die sogenannte Ursuppe herauszufinden, aus der die ersten Zellen entstanden. Zu klären gilt der Entstehungsprozess der Zellen samt den Zwischenschritten, die dabei vollzogen wurden.

Das Projekt läuft unter der Bezeichnung CLASSY und wird im Forschungsförderungsprogramm der EU-Horizon 2020 subventioniert. Projektleiter ist die Universidad Autonoma de Madrid .

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