Ein Schlüssel zum Durchbruch war der Einsatz der Mikrofluidik-Technologie, bei der Flüssigkeitstr?me in haarfeinen Kan?len von Mikrochips gezielt gesteuert werden k?nnen. Damit gelingt die Herstellung nanoliter-winziger Tr?pfchen, in denen einzelne Hefezellen platziert wurden. Mit moderner Analysetechnik wurde der Tr?pfcheninhalt chemisch untersucht, um die in den Nanoliter-Gef??en erzeugten Produkte genau zu quantifizieren. Wie dies gelang, beschreibt das Team um Prof. Dr. Detlev Belder vom Institut für Analytische Chemie der Universit?t Leipzig in einem jetzt in der renommierten Zeitschrift "Angewandte Chemie" ver?ffentlichten Artikel.
?Seit einiger Zeit ist bekannt, dass lebende Zellen 亚洲通_亚洲通官网￥娱乐网址 heterogene Merkmale zeigen, zum Beispiel in Bezug auf ihr Wachstum oder ihren Stoffwechsel. So gibt es Hinweise, dass sich die Millionen von Zellen in den Fermentern ?hnlich verhalten wie Arbeitsgemeinschaften anderer Spezies, dass also beispielsweise 30 Prozent der Individuen 90 Prozent der effektiven Arbeit, zum Beispiel bei der Herstellung von Produkten, machen“, erkl?rt Belder. In der Biokatalyse tappten Forschende bisher sprichw?rtlich noch im Dunkeln, weil die hergestellten Stoffe in der Regel im Mikroskop unsichtbar sind. Aber auch hier k?nnte es sein, dass eine Zelle zum Beispiel sehr produktiv in der Synthese eines Arzneimittels ist, w?hrend ihre Nachbarn kaum aktiv sind oder das Falsche tun.
Da die Forschenden der Universit?t Leipzig die Fermenter-Gef??e so schrumpfen konnten, dass erstmals die Biokatalyse einzelner Zellen untersucht werden kann, er?ffnet dies ganz neue M?glichkeiten in der ?Grünen Chemie“: ?Hochproduktive Zellen aus der Zellkolonie k?nnten nun identifiziert und 亚洲通_亚洲通官网￥娱乐网址 effiziente St?mme gezüchtet werden, um h?here Ausbeuten etwa für teure Feinchemikalien zu erreichen“, sagt der Chemiker. Zudem w?re es m?glich, einzelne Zellen im Hinblick auf den Reaktionsmechanismus, den Stoffwechsel oder die katalytische Effizienz detailliert zu untersuchen.
Die reaktionsbeschleunigenden Eigenschaften von Biokatalysatoren stellen einen zentralen Baustein für eine nachhaltige ?Grüne Chemie“ dar. Anders als in der klassischen chemischen Synthese sind so keine organischen L?sungsmittel, giftige Zus?tze oder harsche Reaktionsbedingungen notwendig.
Titel der Originalpublikation im Journal Angewandte Chemie:
?Quantification of Biocatalytic Transformations by Single Microbial Cells Enabled by Tailored Integration of Droplet Microfluidics and Mass Spectrometry”, doi.org/10.1002/anie.202204098
