Ein neuartiges biokatalytisches Verfahren vereinfacht die chemische Synthese: Leber- und Gallenwegserkrankungen werden mit synthetisch hergestellten Wirkstoffen behandelt. Die Einführung von biokatalytischen Verfahren verkürzt die Synthese dieser Wirkstoffe und erlaubt damit höhere Ausbeuten.
Die Therapie von Leber- und Gallenerkrankungen mit Naturstoffen hat in den letzten Jahrzehnten einen festen Platz in der Medizin eingenommen. Die synthetische Herstellung dieser Wirkstoffe ist anspruchsvoll und rohstoffintensiv. Durch Einsatz von maßgeschneiderten Mikroorganismen in einem optimierten biokatalytischen Verfahren sollte der Syntheseweg verkürzt und damit die Ausbeute erhöht werden.
rechts: Biokatalytische Umsetzung im Technikum
Hierzu wurden zunächst verschiedene Enzymsysteme hinsichtlich Reaktionsgeschwindigkeit und Substratspektrum optimiert. Dazu kam die molekulare Biotechnologie zum Einsatz. Die ingenieurwissenschaftliche mathematische Modellierung und Simulation der biokatalytischen Reaktion ermöglichte das Auffinden geeigneter Reaktionsbedingungen. Die Bereitstellung der Enzymsysteme erfolgte mit rekombinanten, also gentechnisch veränderten Mikroorganismen, die als leistungsfähige „Zellfabriken“ zum Einsatz kamen. Damit lassen sich die Herstellkosten für die Biokatalysatoren reduzieren, da keine aufwendige Isolierung der Enzyme notwendig ist. Um das neue biokatalytische Potenzial für die Praxis nutzbar machen zu können, wurden die Reaktionen dieser Zellfabriken unter technischen Bedingungen gemessen und analysiert. Diese Daten bildeten die Basis zur modellgestützten verfahrenstechnischen Ausarbeitung dieses biokatalytischen Syntheseschrittes. Mit Hilfe der so optimierten Anwendung dieser Zellfabriken konnten selbst größere Mengen an Ausgangsstoffen nahezu vollständig zum reinen Wirkstoff umgesetzt werden, wie in Pilotversuchen gezeigt werden konnte. Damit konnte das aktuelle vielstufige chemische Syntheseverfahren auf einige wenige chemisch-enzymatische Schritte reduziert werden.
