Biyokatalitik Reaksiyonlarda Mikroakışkan Teknolojisi

  • 16

   Kendi kendini optimize eden hibrit malzeme sistemleri, sentetik bir bileşenin yanında canlı bir bileşenden oluşur ve ikisi daha üretken olmak için birbirini optimize eder. Uzun vadede çok küçük modüler üretim süreçleri, kullanım için minyatürize imalatlar, ekonomik ve sürdürülebilir bir iş uygulamaları geliştirmek için bu tür sistemleri optimize etmeyi umuyoruz.

   Karlsruhe Teknoloji Enstitüsü'ndeki bilim adamlarının küçük biyoreaktörler üzerinde çalıştığı bilinmektedir. Amaçları, kimyasal reaksiyonların uygulanmasını ve nasıl çalıştığı konusunda iyileştirmeler yapmaktır. Bu çalışmada, mikroreaktörler kanallarla doldurulur, bu kanallar ağzına kadar spesifik enzimler üreten genetiği değiştirilmiş bakterilerle doldurulur. Besinler kanallara yavaşça ve türbülans olmadan akar. Enzimlerin bunları en uygun şekilde nihai ürünlere, farmasötik maddeler için yapı taşları görevi gören moleküllere dönüştürmesine izin verir. Bir enzim bunu çok hafif koşullar ve su altında çok basit bir adımla yapabilir. Bu sentez süreci çok verimlidir ve ekonomik açıdan da oldukça ilgi çekicidir. Geleneksel biyokataliz ile karşılaştırıldığında, akış biyokimyasının avantajı, minyatür reaktörlerin sürekli çalışmasıdır. Yüzey ve ürün sürekli içeri ve dışarı akar. Büyük fermenterlerden ürün elde etmek için kapatılmalı ve ardından içerik ayrılmalıdır. Akış biyokimyası, minyatür reaktörlerin sürekli çalışması avantajına sahiptir. Yüzey ve ürün sürekli içeri ve dışarı akar. Büyük fermenterlerden ürün elde etmek için kapatılmalı ve ardından içerik ayrılmalıdır. Ayrıca akış biyokimyası, minyatür reaktörlerin sürekli çalışması avantajına sahiptir.

   İlaç öncülerinin bu sentezi, bu durumda olduğu gibi canlı biyofilmlerde gerçekleştiğinde süreç karmaşıklaşır. Bakteriler büyür ve enzim onlarla birlikte diğer metabolik ürünlerin çıktısını da verir. Bu, araştırmacıların enzim üretimini sürekli olarak izlemesi ve analiz etmesi gerektiği anlamına gelir. İzole edilmiş saf enzimleri kontrol etmek bakterilerden daha kolaydır, ancak bir zorluk var, zarar görmeden mikroreaktörün akışından nasıl uzaklaştırabiliriz? Çip, enzimleri çeken bir mıknatıs içerir, çünkü daha önce demir parçacıklarına yapışan bağlayıcı moleküllerle donatılmıştır ve bunlar mıknatıs tarafından yerinde tutulur. Ancak akış kimyasının sırrı daha da derindir ve onu anlamak için araştırmacılar sistemin tüm yapı taşlarını sıfırdan belirlemeye çalışıyorlar ve bu nanometre ölçeğinde başlıyor. Bunlar, moleküllerin kendilerini bu tür nano yapılarda bir araya getirmek üzere programlandığı anlamına gelen kendi kendine bir araya gelme adı verilen bir süreçle onları oluşturan nano yapılı malzemelerdir. Ve bu dikdörtgen yapıları üzerlerine proteinler yerleştirmek için kullanmak ve bu proteinleri belirli etkileri araştırmak için kullanılıyor. Örneğin, bu difüzyon etkileri nanometre ölçeğinde nasıl gerçekleşir? Sadece biyokatalizörlerin yapışma yapıları değil, aynı zamanda moleküllerin kendilerini de optimize etmiştir. Bunu başarmak için büyüleyici bir araç, damlacık üretecidir. Araştırmacılar, enzimlerin ve diğer proteinlerin taşıyıcı yapılara mükemmel bir şekilde uyması için reaksiyon boşlukları olarak minik sıvı kapsüllerini kullanıyorlar.

   Kendinden yapışkanlı biyokatalizörler ve mikroakışkanlar sayesinde, tek bir çipte sırayla farklı kimyasal reaksiyonlar gerçekleşebilir. Bu LOC cihazlarını kullanmanın en büyük avantajı budur. Bunlar, çok küçük miktarlarda bir madde ile çok küçük bir ölçekte süreci optimize etmenize olanak tanır. İşlem optimize edildikten sonra, işlemi olduğu gibi alabilir ve çoğaltabiliriz. Ancak biyohibrit materyallerin geliştirilmesi, taşıyıcı materyalin biyo bileşenlerle daha yakından ve dinamik bir şekilde etkileşime girmesini sağlamayı amaçlayan çalışmalar da devam ediyor. Araştırmacılar, örneğin etkileşimli nanomalzemeler ve canlı memeli hücreleri ile deneyler yapıyorlar. Etkileşimi anlamak için, bu malzemeleri özellikle bu hücrelerin büyümesini ayarlamak için kullanmaya çalışmak gerekiyor. Örneğin, bu hücrelerde katalitik aktiviteyi tetiklemek, onları üretim için kullanmak üzere açmak lazım. Buradaki zorluk, doğal ve teknik sistemlerin, yeni işlevlerin ortaya çıkacağı ölçüde hibritleştirildiği gelecekteki sistemleri geliştirmektir. Bu yaklaşım gelecekteki uygulamalar için büyük fırsatlar sunmaktadır.

   Enzimler, biyokatalizde kimyasal reaksiyonları hızlandırarak etkin maddeler üretirler. Ayrıca reaksiyon, mikroakışkanlar ve kendi kendine yapılan nanomalzemeler tarafından desteklenen minyatür reaktörlerde gerçekleşir. Bu şekilde, oldukça seçici ilaç yapı taşları üretilebilir.

---

Contact us for detailed pricing of
Microfluidic Lab-on-a-Chips

GET A QUOTE