Kémiai és Biokémiai Műveletek Kutatólaboratórium

MÜKKI logo

Multifunkcionális nanorészecskék előállítása/vizsgálata.

Fontos kutatási területünk a multifunkcionális nanorészecskék előállítása gyógyászati, valamint biokémiai reakciókhoz katalizátorkénti felhasználása céljából.

 

a. Nanorészecske, mint gyógyszer hordozó: Ehhez elsősorban acetilezett felületű poliamidoamin dendrimereket használunk fel. Több lépéses szintézissel viszünk fel ugyanannak a dendrimer molekulának a felületére gyógyszer hatóanyagot, jelzőanyagot (ami lehet festék molekula, pl. fluoreszcein izotiocianát, vagy MRI jelzőanyag pl. gadolínium-DOTA komplex), illetve speciális, az adott betegszövetre, illetve károsodott sejtekre jellemző mintázatot felismerő molekulát (pl. mellrák esetén folsavat), amely célzott terápiás, vagy diagnosztikus funkcióval látja el a nanorészecskéket. Pl. gyógyszer hordozókénti alkalmazás szintézisének lépései: a felületi funkciós csoportok részbeni acetilezése, a szabad funkciós csoportokhoz jelzőanyagot, beteg sejtet felismerő un. célzó komponenst, majd glicidollal történő reakciót követően gyógyszer molekulát kötünk. A gyógyszerhordozó nanorészecske „felismeri” a beteg sejteket, behatol a sejtbe és elpusztítja azt.

 

NE1

Fig. 1 A biohordozó nanorészecske (FA: folsav; FITC: fluoreszcein-izotiocianát; OH. glicidol; MTX: gyógyszermolekula, pl. taxol.

b. Nanorészecske, mint katalizátor: A biokatalizátort, enzimet előkezelés (polimer réteggel történő bevonás, stabilizálás) után nanorészecskéhez (pl. mágneses részecskéhez) kötjük a katalizátor ismételt felhasználása céljából. Vizsgáljuk, hogy milyen előkezelési technikákkal növelhető a biokatalizátor felhasználásának időtartama.

 

Nyomásvisszatartott ozmózis alkalmazása energiatermelésre.

E kutatások lényege, hogy sós vizet (imitálva a tengervizet) keverünk féligáteresztő membránon keresztül tiszta vagy kis sótartalmú vízzel (pl. folyóvíz). Az ozmózis nyomás hatására nyomással szemben is van víz transzport a sós oldat felé. Az átjött, nyomással rendelkező folyadékrész használható fel turbina meghajtására. Vizsgáltuk az anyagátadási viszonyokat, a membránra rakodó „fouling” réteg hatását a Massachusettsi Technológiai Intézet (MIT) munkatársaival együttműködve, és a folyamat matematikai leírását.

 

Enzim stabilitásának növelése polimer-réteggel történő bevonással.

Új szintézis technikát dolgoztunk ki, amellyel két lépésben, vizes közegben nagy hatékonysággal lehet enzim nanorészecskéket előállítani. A polimer réteg akrilamid-biszakrilamid térhálós kopolimer. A beburkolt enzimek, enzim komplexek képesek lebontani nagyméretű szubsztrátumokat is, pl. beburkolt celluláz enzim komplex cellulóz polimert is képes glükózzá bontani. Ezek a beburkolt enzimek jelentős hőstabilitással is rendelkeznek, pl. a celluláz, vagy béta-xilozidáz enzimek akár 80 °C-on való több napos inkubáció után is működnek, mialatt a természetes enzimek fél óra, illetve negyed óra alatt teljesen elveszítik aktivitásukat ezen a hőmérsékleten. Ezzel a kétlépéses technikával sikerült olyan enzimeket is stabilizálni, amelyeket a korábbi technikákkal nem lehetett (pl. béta-xilozidáz). A technika alkalmas lehet negyedleges szerkezettel rendelkező enzimek (pl. béta-xilozidáz, vagy hemoglobin) polimer réteggel történő bevonására azok funkciójának elveszítése nélkül. Ennek bizonyítása további vizsgálatokat igényel. Poli(akrilamid-biszarilamid) random kopolimer mellett megvizsgáltuk másfajta polimer rétegekkel, úgymint poli(izopropilakrilamid), illetve poli(N,N-dimetilakrilamid) polimer rétegekkel beburkolt celluláz enzim nanorészecskék stabilitását is

 

NE2

Fig 2. A nyomás visszatartott ozmózis kísérleti berendezése

 

A biokatalitikus membrán reaktorok vizsgálata.

A Rende-i Membrán Technológiai Intézet (Calabria, Olaszország) munkatársaival együttműködve folytatjuk a mind elméleti, mind a kísérleti a kutatást az enzime katalizált membrán reaktorok működési körülményeit illetően. A beszámoló időszakban a pektin hidrolízisét galakturon savvá vizsgáltuk. Megállapítottuk, a reakció kinetikáját és a membrán reaktorba rögzített enzim-katalitikus folyamat anyagátadással egybekötött reakciója kinetikáját.

 

Készítmény analitikai vizsgálatok.

Gyártásból származó különböző szerves vegyületek mennyiségi meghatározása, végtermék bevizsgálása, felhasználás előtti laboratóriumi minősítése céljából folyadékkromatográfiás ás gázkromatográfiás analitikai módszer kifejlesztése és alkalmazása.

Hidrolízis folyamatok követésére, a monoszacharidok minőségi és mennyiségi meghatározására folyadékkromatográfiás módszert alkalmaztunk. Biokatalitikus folyamatok mintái mikrokomponenseinek vizsgálatára GC-MS készüléket alkalmazunk. A kidolgozott módszer alkalmas a mintákban ppm nagyságrendű koncentrációban jelenlévő komponensek detektálására, minőségi, mennyiségi meghatározásra és szerkezetük azonosítására. A mérés során a detektor is temperált és állandó hőmérsékleten működik (35°C), mert a mért fizikai sajátság erősen hőmérsékletfüggő. A kapott kromatogramokon a csúcsokat a retenciós idő alapján azonosítottuk be. A mennyiségi értékelés kalibrációs görbék felvételével történt.

 

A földgázok kénhidrogén tartalmának csökkentésére módszerek és eljárások fejlesztése

Kisebb olajkutakból termelt olajkísérő gázok kénhidrogén tartalmának csökkentésére nem lehet kifizetődő egy bonyolult technológia telepítése. Ezért indítottuk el új technológiai megoldást keresve gazdaságosan alkalmazható, rugalmas, originális technológia kifejlesztését a Pannon Egyetem Műszaki Kémiai Kutató Intézetben.

A gáz és olajiparban jól ismert és sokat tanulmányozott jelenség a savas gázok – elsősorban a CO2 és a H2S gázok okozta korrózió. Áttekintve a korróziós folyamat általánosan elfogadott modelljét leíró kémiai és elektrokémiai reakciókat, megvizsgáltuk, hogy ezen reakciók adaptációja alkalmas lehet-e üzemi méretben alkalmazott technológiában földgázban található kénhidrogén gáz megkötésére. A kísérleti eredmények alapján új reaktorkonstrukciót fejlesztettünk ki.

A H2S tartalom csökkentésének másik lehetséges módszere egy triazin típusú scavenger (HET-1) aktívszén hordozóra való impregnálása. Az impregnálás az impregnátum vizes oldatának a szén pórusrendszerébe történő bevitelét jelenti.

Kísérleteink során vizsgáltunk különböző, az ipari körülmények között is alkalmazható aktívszeneket. Ezeket az aktívszeneket impregnáltuk a HET-1 scavengerrel. Az impregnált aktívszeneket áztatásos technikával és az azt követő szárítással állítottuk elő. Az adszorbensekkel kénhidrogén megkötési összehasonlító méréseket végeztünk. A mérési eredmények alapján kiválasztottuk a két leghatékonyabb hordozót, melyeket tovább vizsgáltunk úgy, hogy nedves porlasztásos impregnálási technikát alkalmaztunk.

A laboratóriumi kísérletek során meghatároztuk az optimális műveleti paramétereket, amelyek alapján félüzemi méretű berendezéssel üzemi kísérleteket folytattunk.

A műszaki biotechnológiai kutatásokhoz kapcsolódva a laboratóriumi pervaporációs vizsgálatokat félüzemi méretű berendezésekben reprodukáltuk és értékeltük.

Olajkutak termelékenységének fokozása

Gemini típusú és a kőolaj kiszorítás szempontjából nagy hatékonyságnak ítélt tenzidek és vegyületkompozitok szintézise.

 

Membrán rétegen keresztüli anyagátadás vizsgálata

Különböző típusú membránokon (homogén, aszimmetrikus, pórusos és pórusnélküli) keresztüli anyagtranszport mechanizmusát, valamint matematikai leírását kutatjuk különböző membrán alkalmazások (pl. pervaporáció, nanoszűrés, fordított ozmózis, nyomásvisszatartott ozmózis, reakcióval kísért anyagátadás). Vizsgáljuk az oldódás, a diffúzió és a konvekció hatását a membrán szelektivitására és a teljesítményére. E kutatás célja a membrán teljesítményének, hatékonyságának javítása, a méretezéshez, tervezéshez szükséges adatok számolása ipari eljárások megvalósításához

 

pervaporacio

1. ábra: A pervaporáció alkalmazása pl. a fermentáció bioetanol koncentrációjának növelésére

ne_reaktor.jpg

2. ábra: Reaktor a homogénfázisú biokatalitikus (mikrobiális, enzimatikus) reakciók vizsgálatára

ne_biokemiai.jpg

3. ábra: Biokémiai reakció termékének elválasztása pervaporációval

Please publish modules in offcanvas position.