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Maßgeschneidertes Extraktionsverfahren

Funktionalisierte magnetische Nanopartikel ermöglichen eine effiziente Trennung von Stoffgemischen.

Bei der Produktion von Lebensmitteln, wie beispielsweise Käse, fallen oft Nebenprodukte, wie etwa Molke, an. Es wäre wünschenswert, die in der Molke enthaltenen Proteine und andere Wertstoffe zu extrahieren und zu verkaufen, anstatt diese mit der Molke zu entsorgen. Extraktionsverfahren, die eine Substanz möglichst schnell und selektiv aus einer Lösung abtrennen, sind auch aus Reinigungsprozessen in der chemischen und pharmazeutischen Industrie nicht wegzudenken. Viele bisher bekannte Extraktionsverfahren basieren auf Zweiphasensystemen, wobei die Zielsubstanz in einer der Phasen besser löslich ist. Nachteile sind dabei eine häufig unzureichende Selektivität und ein hoher Zeitaufwand. Zudem ist die Recyclierbarkeit (Wiederverwertbarkeit) der zur Extraktion eingesetzten Lösungen nur teilweise möglich. Wissenschaftler des Instituts für funktionelle Grenzflächen (IFG) am KIT haben ein Verfahren entwickelt, mit dem eine schnelle und exakte Abtrennung einer Zielsubstanz möglich ist. Dabei wird die Lösung mit funktionalisierten magnetischen Nanopartikeln versetzt, die die Zielsubstanz, beispielsweise ein Protein, an ihrer Oberfläche binden können. Zusätzlich wird ein Phasenbildner (Tensid) zugesetzt, der bewirkt, dass die Lösung je nach Temperatur ein- oder zweiphasig vorliegt. Durch Einwirken eines Magnets wandern die Nanopartikel beispielsweise in die obere Phase und ziehen das gebundene Zielprotein mit sich. Nach Abtrennung der unteren Phase wird ein Puffer zugegeben, der die Zielsubstanz wieder von den Magnetpartikeln löst. Somit können sowohl das Tensid als auch die funktionalisierten Magnetpartikel fast vollständig recykliert werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Magnetpartikel Ketten bilden, deren gegenseitige Anziehung zu einer schnelleren Ausbildung der Phasen und damit zu einer schnelleren Extraktion führt. Die funktionalisierten Magnetpartikel können zudem so modifiziert werden, dass sie Enzyme binden, die dann als wiederverwertbare Biokatalysatoren dienen. Das KIT sucht Partner, die daran interessiert sind, das Verfahren industriell einzusetzen.

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Ihr Ansprechpartner für dieses Angebot

Frauke Helms, Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Innovationsmanagerin, Innovations- und Relationsmanagement (IRM)
Telefon: +49 721 608-26036

E-Mail: frauke.helms@kit.edu

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