Hun bruger svampeenzymer og lys til at skabe grøn kemi

Med 6,2 mio. prestigefyldte Sapere Aude-kroner i ryggen fra Danmarks Frie Forskningsfond (DFF) vil lektor Selin Kara, kemiingeniør og ekspert i biokatalyse og bioprocesser, starte et nyt forskningsprojekt op, der på sigt kan sikre en fuldstændig miljøvenlig produktion af kemiske stoffer.

Planen er nemlig at gøre brug af helt naturlige enzymatiske reaktioner for at syntetisere kemikalier i et kontinuerligt flow: Man kan forestille sig små tuber (i størrelsesordenen få ml), hvor man hele tiden fodrer den ene ende med ét produkt, og samtidig får et højværdiprodukt ud i den anden.

”Idéen er at koble fotokatalyse med biokatalyse i miniaturiserede, rørformede bioreaktorer, der opereres med kontinuerligt flow. Systemet opbygges multifasisk, hvor vi har katalysatoren – et enzym, man kan finde i almindelige champignon svampe – i fast form og reaktionsmediet i flydende form. På grund af substratets lave opløselighed er der behov for en sekundær flydende fase til afvikling af bioprocessen. Overordnet, en udfordring på rigtig mange plan,” siger Selin Kara.

Byggeklods til andre stoffer

Den fotokatalytiske del af systemet er konstant udsat for lys, som er nødvendig i processen med at omdanne reaktionsmediet til det ønskede kernesubstrat. Enzymet omdanner derefter substratet til det færdige produkt, en farmaceutisk forbindelse, som benyttes som byggesten i den farmaceutiske industri.

”Målet er en fotobiokatalytisk syntese af forskellige aktive farmaceutiske ingredienser, som kan bruges som byggeklodser til at skabe andre kemiske stoffer,” siger lektoren.

Det endelige mål med projektet, der går under navnet PHOTOX-f, Photobiocatalytic oxyfunctionalization in continuous flow, er en produktiv fotobiokatalyse i kontinuerligt flow, hvilket kan få stor betydning for den farmaceutiske industri.

”Hvis vi kan bruge biokatalyse og fotokatalyse sammen til at skabe produktive enzymatiske reaktioner, vil det forhåbentligt gøre enzymatisk syntese mere attraktiv i fremtidens produktion af kemiske stoffer. Det vil være en kæmpe landvinding for hele den kemiske industri, da nutidens kemiske syntese er stærkt forurenende,” fortæller Selin Kara.

Mini-modeller først

Der er dog nogle store udfordringer i projektet, som først skal overkommes, hvilket også er grunden til, at projektet sigter efter miniaturiserede bioreaktorer:

”Hele systemet skal fintunes til mindste detalje for at sikre det helt optimale flow og forhold. Foto- og biokatalysen skal være perfekt balanceret for at kunne arbejde effektivt sammen, og derfor starter vi med at fokusere på den rumlige fordeling af de to katalyseformer,” siger hun.

Sapere Aude-bevillingerne uddeles af DFF og tildeles dygtige, yngre forskere, der med fondens økonomiske håndsrækning får mulighed for at udvikle og styrke egne forskningsidéer og etablere sig som forskningsledere.

DFF har i 2019 uddelt Sapere Aude-bevillinger til 35 forskere på baggrund af 346 ansøgninger. Heraf er 11 modtagere fra Aarhus Universitet.