Diese Dissertation wurde im Rahmen des EU-REFINE Projektes im EU-7th Framework Programme for Research and Technological Development durchgeführt. Das generelle Ziel des EU-Projektes war die Entwicklung neuer Technologien und Fähigkeiten bei der umweltfreundlichen und nachhaltigen Produktion von Materialien. Das Projekt vereinte in einzigartiger Art und Weise Expertise in den Bereichen Materialwissenschaften, Biotechnologie sowie ökologischer Bewertung entlang der gesamten Produktionskette von Polymeren. Basieren auf diesen generellen Zielen war der Schwerpunkt dieser Dissertation die Erforschung des Potentials hydrolytischer Enzyme zur Entwicklung umweltfreundlicher Verfahren für die Synthese, Hydrolyse und Funktionalisierung von Polyestern. In einer ersten Phase wurde die biokatlytische Synthese von Polyestern untersucht. In diesem Zusammenhang wurde das Potential einer Hydrolase, nämlich der Cutinase 1 von Thermobifida cellulosilytica bekannt für die Hydrolyse von Poly(ethylene terephthalate) untersucht. Verfahren für die Produktion, Reinigung und Immobilisierung dieses Enzyms wurde entwickelt und aliphatische biobasierten Polyester mit Mw und Mn von ca. 1900 bzw. 1000 Da konnten erfolgreich synthetisiert werden. Diese Ergebnisse wurden zu Synthesen mittels der Lipase B aus Candida antarctica (CaLB) sowie der Cutinase von Humicola insolens (HiC) verglichen und bioinformatische Studien durchgeführt. Mittels CaLB wurde in weiterer Folge die Synthese von aliphatisch-aromatischen Oligoestern in einfachen einstufigen "one-pot" Systemen studiert. Dabei kristallisierte sich eine Kombination aus Dimethylisophthalat und 1,10-Decanediol als beste Ausgangsprodukte heraus was zu Oligoestern mit einem Mw von 1512 Da führte mit einem Umsatz 87% nach 96 Stunden. In der zweiten Phase der Arbeit wurde das Potential von Enzymen zur Hydrolyse und Funktionalisierung von Polyestern untersucht. Dabei wurde HiC erfolgreich für die Oberflächenhydrolyse von Poly(L-Milchsäure) (PLA) eingesetzt und resultierte in einer Reduktion des Wasser-Kontaktwinkels von PLA von 74.6 zu 33.1° einhergehend mit einer Erhöhung der Rauheit der Oberfläche. Das Potential von Enzymen zur gezielten Funktionalisierung von PLA Oberflächen wurde durch Einsatz spezieller Methoden wie der 14C- Markierung der zu koppelnden Moleküle oder mittel XPS gezeigt. Schließlich konnte erstmals eine enzymatische Hydrolyse des biobasierten Polyesters Poly(ethylene furanoat) (PEF) an selbst synthetisierten Filmen mit Molekulargewichten von 6 bis 40 kDa nachgewiesen werden. Dabei konnte mittels LC/TOF-MS Analyse gezeigt werden, dass von der Cutinase Oligomere bis zu einem Polymerisationsgrad von DP4 freigesetzt wurden. Insgesamt konnte also dieser Arbeit das Potential umweltfreundlicher Biokatalysatoren sowohl zur Produktion wie auch zur Verarbeitung von bio-basierten Polymeren dargestellt werden.
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