Läpimurto ligniinitutkimuksessa: pallomaiset partikkelit moninkertaistivat entsyymien tehokkuuden

Selluteollisuuden sivuvirtana syntyvällä ligniinillä voidaan korvata fossiilisia materiaaleja.
Reaktioastian pohjalla näkyvät biokatalyytit, jotka sisältävät pallomaisia ligniinipartikkeleita rakennetta tukevassa luonnollisessa polymeeriseoksessa, avaavat uusia mahdollisuuksia vedessä tapahtuville synteettisille reaktioille. Kuva: Valeria Azovskaya

Aalto-yliopiston ja Yorkin yliopiston tutkijat ovat onnistuneet muodostamaan ligniinipartikkeleista vettä hylkivän komposiittirakenteen, jossa entsyymit eli biokatalyytit saadaan erotettua niitä ympäröivästä vedestä. Läpimurto syntyi havainnosta, että yksittäisten ligniinipartikkelien pintavarausta säätelemällä entsyymit saadaan tarttumaan niiden pintaan. Merilevästä eristetty luonnollinen polymeeri toimi rakennetta tukevana materiaalina.

Tutkimus lähti tarpeesta hyödyntää selluteollisuuden sivuvirtana syntyvää ligniiniä uusissa suuren mittakaavan kohteissa. Tutkijoiden yllätykseksi ligniinipartikkelit lisäsivät entsyymien aktiivisuuden moninkertaiseksi verrattuna samaan entsyymiin ilman ligniinipartikkeleita ja mahdollistivat niiden kierrätyksen synteettisessä reaktiossa, joka ei ilman komposiittirakennetta olisi ollut mahdollinen vedessä. Reaktiossa biopolttoaineen tuotannosta saaduista alkoholista ja orgaanisesta haposta syntyi veteen liukenematonta, ananaksen tuoksuista esteriä. Menetelmä avaa uusia mahdollisuuksia myös bioperäisten polyesterien valmistukseen.

”Verrokkina toimiva kaupallinen entsyymi on kiinnitetty fossiilisista raaka-aineista valmistetun synteettisen akryylihartsin pintaan. Nyt kehitetyn biokatalyytin aktiivisuus oli siihen nähden parhaimmillaan kaksinkertainen”, kertoo tutkijatohtori Mika Sipponen. ”Menetelmän hienous on sen yksinkertaisuus ja skaalattavuus. Ligniinipartikkelien valmistus onnistuu jo nyt useiden kilogrammojen erissä. Toivomme tietenkin, että entsyymiteollisuus saa tästä kestävän vaihtoehdon fossiilisten materiaalien korvaamiseen teknisissä sovelluksissa”, Sipponen sanoo.

”Olemme iloisia, kun monen vuoden panostus ligniinipartikkelitutkimukseen alkaa tuottaa merkittäviä tuloksia. Näemme pallomaisille partikkeleille lukuisia hyödyntämismahdollisuuksia vihreän kemian prosessien ja uusien materiaalien kehityksessä”, tutkimusta ohjannut professori Monika Österberg täydentää.

Tutkimusta on rahoittanut Suomen Akatemia.

Artikkeli “Spatially confined lignin nanospheres for biocatalytic ester synthesis in aqueous media” on julkaistu tänään Nature Communications -lehdessä, DOI 10.1038/s41467-018-04715-6, https://www.nature.com/articles/s41467-018-04715-6

Lisätietoja:

TkT Mika Sipponen
[email protected]
p. 0503013978                                                          

Prof. Monika Österberg
[email protected]
p. 0505497218

  • Julkaistu:
  • Päivitetty:
Jaa
URL kopioitu

Lisää tästä aiheesta

Iiris Sundin katselee taivaalle Laajalahden lintutornilla
Tutkimus ja taide, Opinnot Julkaistu:

Kun lääkäri ja tekoäly saadaan yhteistyöhön, potilas saa parempaa hoitoa

Tohtorikoulutettava Iiris Sundinin tutkimuksissa koneoppimismalli pääsee hyödyntämään lääkärin hiljaista tietoa, joka jää yleensä kirjoittamatta ylös. Tällainen malli ennustaa paremmin, miten tietty potilas reagoi tietynlaiseen hoitoon.
Aalto-yliopiston vesitutkimus
Tiedotteet, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Suomalaisyrityksistä maailman vesivastuullisimmat – uusi tiekartta näyttää suunnan

Aalto-yliopiston, Luonnonvarakeskuksen ja VTT:n maa- ja metsätalousministeriön rahoituksella laatiman tiekartan tavoitteena on, että suomalaisyritykset ovat vuonna 2030 vesivastuullisimpia maailmassa.
Head of Post-Award Services Jukka Hyvönen and Head of Pre-Award Services Sanna-Maija Kiviranta
Nimitykset, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Uudet palvelupäälliköt tutkimuspalveluissa

Sanna-Maija Kiviranta on nimitetty tutkimusrahoituspalveluiden palvelupäälliköksi ja Jukka Hyvönen on nimitetty hankepalvelujen palvelupäälliköksi. Molemmat tiimit tukevat Aallon tutkijoita tutkimusrahoituksessa.
A false colour electron microscope image of the bolometer, the scale bar shows a single bacteria, indicating how small the device is
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Maailman vähäkohinaisin säteilyilmaisin voi auttaa kvanttitietokoneiden kehityksessä

Nanosäteilyilmaisin on myös edeltäjiään sata kertaa nopeampi, ja se pystyy toimimaan ilman taukoja.