In Biotransformationen werden bislang vorwiegend isolierte Enzyme oder ganze Zellen eingesetzt. Für die Verwendung ganzer Zellen sprechen ihre einfache und kostengünstige Herstellung, sowie deren einfache Wiederverwendbarkeit. Der Einsatz isolierter Enzyme ist vor allem bei Neben- und Folgereaktionen durch andere Enzyme der Produktionsorganismen sinnvoll. Allerdings ist bei isolierten Enzymen oftmals eine Immobilisierung erforderlich, um auch hier eine Mehrfachverwendung zu ermöglichen.

Als Alternative zu klassischen Strategien der Enzymimmobilisierung wurde am Lehrstuhl für Bioverfahrenstechnik ein neues Ein-Schritt-Expressions- und Immobilisierungsverfahren auf Basis von bakteriellen Zellhüllen erarbeitet. Hierbei werden zunächst die mit geeigneten Membranankern versehenen Syntheseenzyme nach der zellinternen Expression durch in-situ Verankerung in der Cytoplasmamembran in Escherichia coli Zellen immobilisiert. Anschließend werden durch Expression eines Phagenproteins Transmembranporen gebildet, über die das Cytoplasma freigesetzt und über Querstromfiltration abgetrennt werden kann. Damit ist es möglich die günstigen Produktionskosten von Ganzzell-Biokatalysatoren mit den verminderten Nebenreaktionen von isolierten Enzymsystemen zu kombinieren. Die Aktivität der so erzeugten Zellhüllen ist direkt proportional zur Anzahl der immobilisierten Enzyme.

Zielsetzung dieser Arbeit ist daher zunächst die Untersuchung weiterer Ansätze zur Maximierung der enzymatischen Aktivität pro bakterieller Zellhülle. Dies soll am Beispiel eines Zweienzymsystems erfolgen, das für die Produktion chiraler Verbindungen eingesetzt wird. Nach der Erarbeitung und Charakterisierung neuartiger in-situ Immobilisierungsstrategien sollen reaktionstechnische Untersuchungen zur asymmetrischen Synthese mit diesen bakteriellen Zellhüllen erfolgen. Abschließend sollen mehrphasige Reaktionssysteme zur in-situ Eduktbereitstellung und Produktabtrennung analysiert und die Skalierbarkeit des Gesamtprozesses untersucht werden.