W 2014 r. rozpoczęto realizację trzyletniego projektu w ramach konkursu OPUS pt.”Podstawy procesowe ciągłego trójfazowego mikroreaktora enzymatycznego ze złożem o hierarchicznej strukturze” finansowanego przez Narodowe Centrum Nauki (UMO-2013/09/B/ST8/02420)

Kierownik projektu: prof. dr hab. inż. Andrzej Jarzębski

Celem projektu jest stworzenie spójnego zbioru wiedzy na temat nowego typu bardzo efektywnych, przepływowych, trójfazowych mikroreaktorów enzymatycznych ze złożem stałym, dla syntezy substancji specjalnych (tzw. „fine chemicals”) w procesach ciągłego, wysoko selektywnego, aerobowego utleniania. Zakładamy jego zwieńczenie opracowaniem spójnych zasad inżynierii i projektowania mikro-bioreaktorów i procesów tego typu, oraz jej udokumentowanie dwoma przykładowymi rozwiązaniami katalityczno-procesowo-aparaturowymi. Wierzymy, że zbiór wiedzy i rozwiązania procesowe powstałe w wyniku realizacji projektu, mogą w realnej perspektywie czasowej, znacząco wpłynąć na postrzeganie procesów syntezy „fine chemicals” w reakcjach selektywnego utleniania, z wykorzystaniem tlenu oraz naturalnych katalizatorów (enzymów), zgodnie z zasadami tzw. ”zielonej” chemii i „odtwarzalnych” technologii chemicznych. Wykorzystanie specyficznych właściwości struktury nanomateriałów, tworzących bardzo korzystne warunki dla ekspresji (aktywności) enzymów w warunkach zbliżonych do obserwowanych w komórkach żywych, otwiera możliwości opracowania mikro-bioreaktorów o unikalnych właściwościach, w tym tak że dla reakcji utleniania prowadzonych z wykorzystanie tlenu lub powietrza, w układzie trójfazowym, przy pomocy enzymów unieruchomionych na złożu/nośnikach posiadających bardzo otwarta, hierarchiczna strukturę porów. Monolity materiałów o takiej strukturze, zsyntetyzowane w zespole Wnioskodawcy, wykorzystano ostatnio do opracowania nowej rodziny ciągłych mikroreaktorów enzymatycznych dla reakcji w fazie ciekłej, uzyskując parametry kinetyczne o trzy rzędy wyższe niż w efektywnych bioreaktorach zawiesinowych. Naturalna konsekwencja jest przeto podjęcie badań zmierzających do rozwinięcia tej koncepcji dla przypadku procesów selektywnej syntezy „fine chemicals” w enzymatycznych procesach aerobowego utleniania.

Najważniejsze wyniki realizacji projektu:

1. K. Zielińska, K. Szymańska, A. Jarzębski, R. Mazurkiewicz, Batch and in-flow kinetic resolution of racemic 1-(N-acylamino)alkylphosphonic and 1-(N-acylamino)alkylphosphinic acids and their esters using immobilized penicillin G acylase, Tetrahedron: Asymmetry 28 (2017) 146-152.
2. K. Szymańska, K. Odrozek, A. Zniszczoł, W. Pudło, A. Jarzębski, A novel hierarchically structured siliceous packing to boost the performance of rotating bed enzymatic reactors, Chemical Engineering Journal 315 (2017) 18-24.
3. A. Drożdż, U. Hanefeld, K. Szymańska, A. Jarzębski, A. Chrobok, A robust chemo-enzymatic lactone synthesis using acyltransferase from Mycobacterium smegmatis, Catalysis Communications 81 (2016) 37–40.
4. K. Matuszek, A. Chrobok, P. Latos, M. Markiton, K. Szymańska, A. Jarzębski, M. Swadźba-Kwaśny, Silica-supported chlorometallate(III) ionic liquids as recyclable catalysts for Diels-Alder reaction under solventless conditions, Catalysis Science & Technology 6 (2016) 8129-8137.