Immobilisierung

Stand der Technik
2 Stand der Technik
2.1 Oberflächenmodifizierung
In der aktuellen Forschung nimmt die Modifizierung von Oberflächen immer mehr Platz
ein. Eine Vielzahl von Techniken zur Herstellung von hochspezialisierten Materialien wurde
und wird erforscht [16,17] .
Zuerst stellen sich einige Fragen zur Immobilisierung von Enzymen. Zum einen können
sie kovalent, bzw. nicht-kovalent an Oberflächen gebunden werden, zum anderen ist es möglich
sie dabei in einer bestimmten Orientierung und Ordnung aufzubringen, oder eine statistische
Verteilung der einzelnen Moleküle zuzulassen. Jede Art der Immobilisierung eines Enzyms
ist diesen Effekten unterworfen und hat die Tendenz sich im Feld dieser beiden Hauptströmungen
einzuordnen.
Abbildung 1: Ungeordnete Immobilisierung
von Enzymen in einer Polymermatrix
2.1.1 Ungerichtete Orientierung der Enzyme auf den Oberflächen
Betrachtet man als erstes die ungerichteten Immobilisierungstechniken, die dazu führen,
dass ein Enzym an einer Oberfläche adsorbiert, so finden die klassischen schwachen Wechselwirkungen
die häufigste Anwendung. So ist die Anbindung von Proteinen über die Polystyroloberflächen
mit großer Oberfläche zuerst zu nennen. Aber auch ionische Wechselwirkungen,
durch die Exposition von Ammonium- oder Carboxylatgruppen auf der Oberfläche
ermöglicht die Anlagerung von Proteinen [37] . All diese Adsorptionstechniken sind ungerichtet
und das letztendliche Bild spiegelt das energetische Minimum aller abstoßenden Effekte zwischen
dem Enzym, der Oberfläche und anderen Enzymen im Gegensatz zu den attraktiven
Wechselwirkung zwischen dem einzelnen Enzym und den funktionellen Gruppen auf der
Oberfläche wider.
Neben den genannten Beispielen werden Enzyme
auch häufig in Hydrogelen immobilisiert, die auch ohne
weitere Funktionalisierung durch polare Wechselwirkungen
gebunden werden können [38] . Durch die Verwendung
von sulfatfunktionalisiertem Dextran kann die
Bindung zu Enzymen aber noch gesteigert werden, als
wenn nur Cellulose oder Aspartatfunktionalisierte Hydrogele verwendet werden [39] . Ein weiterer
Vorteil solcher dreidimensionalen Matrices ist die wässrige Umgebung die entsteht.
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