BOKU - Universität für Bodenkultur Wien - Forschungsinformationssystem
Gewählte Dissertation:
Mark Robert Dürkop
(2018):
Impact of cavitation, high shear stress and air/liquid interfaces on protein aggregation.
Dissertation - Institut für Biotechnologie,
BOKU-Universität für Bodenkultur,
pp 72.
UB BOKU
obvsg
FullText
- Abstract:
- Obwohl Scherraten in der Vergangenheit oft mit Proteinaggregation in Zusammenhang gebracht wurden, gibt es Arbeiten in denen keine Korrelation gefunden werden konnte. Der Einfluss von Kavitation, welche bei sehr hohen Scherraten in Pumpen oder Ventilen auftreten kann, wurde hingegen noch nicht beschrieben. Kavitation entsteht wenn der lokale statische Druck unter den Dampfdruck der Flüssigkeit fällt. Dabei entstehen Gasblasen bereits bei Raumtemperatur. Wenn der lokale Druck wieder zunimmt, werden die Blasen instabil und implodieren.Im Zuge dieser Arbeit wurden Kavitation, extrem hohe Scherraten und Phasengrenzflächen unabhängig voneinander betrachtet, um ihren jeweiligen Einfluss auf Proteine zu verstehen. Kavitation wurde mithilfe einer Mikromessblende erzeugt. Durch den Einsatz eines Druckerhöhers konnte Kavitation unterdrückt werden und hohe Scherraten isoliert betrachtet werden. Der Einfluss der Kavitationsphasengrenzfläche wurde mithilfe eines Proteinschaumversuches imitiert. Die Hydroxyl-radikalbildungsrate konnte mittels einer Fluoreszenzanalytik aufgeklärt werden. Es wurde eine große Anzahl strukturell unterschiedlicher Proteine getestet. Die Scherraten, welche in der Messblende erzeugt werden konnten, wurden mittels einer validierten Computersimulation, berechnet. Es konnte gezeigt werden, dass die vorliegende maximale Scherrate, bei maximalem Fluss (10^8 s-1), eine der höchsten jemals an Proteinen getesteten Scherrate war. Dennoch wurde bei keinem der ausgewählten Proteine erhöhte Aggregation festgestellt. Im Gegensatz dazu führte Kavitation bei drei von neun Proteinen zur Aggregation. Die Grenzflächen, welche durch Kavitationsblasen entstehen, waren für die Aggregation verantwortlich, und nicht Hydroxyl-radikale, wie bisher vermutet. Diese Arbeit demonstriert eindrucksvoll, dass Scherstress, auch auf sehr hohem Niveau, keinen Einfluss auf Proteinaggregation hat. Im Gegensatz dazu sollte die Entstehung von Kavitation in Bioprozessen verhindert werden.
- Betreuer: Jungbauer Alois
- 1. Berater: Lichtenegger Helga