Chemically Engineered Whole-cell Surface for Cascade Catalysis

Jian Ning

Publikation: AfhandlingPh.d.-afhandling

Abstract

Kombinationen af enzym og kemokatalysator til kemoenzymatisk kaskade har tiltrukket sig meget opmærksomhed i løbet af de sidste par årtier, fordi den drager fordel af høj selektivitet af enzymer og robust alsidig reaktivitet af kemokatalysator. På trods af mange fordele er enzymer let at blive deaktiveret af det ydre barske miljø. Derudover er genanvendelse af enzymer også en udfordring. For at imødegå disse begrænsninger leverede vi en strategi for at konstruere levende celler udtrykt med enzymer indeni med syntetiske katalysatorer af interessante for kemoenzymatisk kaskade, som kan beskytte enzymer mod barske tilstande og gøre enzymer let at genbruge.

Specifikt blev en et-trins in-situ atom transfer radikal polymerisation (ATRP) anvendt til at pode de syntetiske katalytiske polymerer (fotokatalysator og organometallisk katalysator) fra levende E. coli-cellers overflade. De resulterende polymerer kan beskytte enzymer inde i cellen mod UV-bestråling, varme, pH og organiske opløsningsmidler. Desuden, som et proof-of-concept, blev den fotoenzymatiske kaskadereaktion udført af enzym inde i cellen og fotokatalysator på celleoverfladen, hvilket gav 15 gange højere biokonvertering end upolymeriserede kontrolsystemer. Derudover blev katalysatorerne inklusive enzymer og fotokatalysator simpelthen genbrugt i fotoenzymatisk kaskadereaktion ved centrifugering med høj aktivitet.

Derudover blev lag-for-lag indkapslingen også brugt til at fastgøre den syntetiske katalysator (porphyrin) på levende E. coli-cellers overflade. Lagene dannet af alginat beskytter porphyrin mod udvaskning, mens de beskytter cellerne mod UV-bestråling, varme og pH-forhold. Desuden kan den kemoenzymatiske kaskadereaktion udføres ved kombination af porphyrin med CalB-enzym, hvilket giver over 9 gange højere
biokonvertering end kontrolsystemer. Derudover kan genanvendelsen af porphyrin lettes af denne LBL-indkapsling. Således præsenterer vores resultater en enkel og alsidig strategi til effektivt at konstruere cellemembraner til kemoenzymatisk kaskade.
OriginalsprogEngelsk
Bevilgende institution
  • Syddansk Universitet
Vejledere/rådgivere
  • Wu, Changzhu, Hovedvejleder
Dato for forsvar17. jan. 2024
Udgiver
DOI
StatusUdgivet - 9. jan. 2024

Note vedr. afhandling

Afhandlingen kan læses på SDUs bibliotek. 

Fingeraftryk

Dyk ned i forskningsemnerne om 'Chemically Engineered Whole-cell Surface for Cascade Catalysis'. Sammen danner de et unikt fingeraftryk.

Citationsformater