Interdisziplinäres Forschungskolloquium

Photosynthese betreibende Organismen sind in der Lage Sonnenenergie, zunächst in elektrochemische und dann in chemische Energie zu konvertieren. Um das Sonnenlicht einzufangen und zu bündeln werden Protein-Pigment Komplexe wie die Lichtsammelkomplexe (Lhc), die verschiedene Pigmente wie Chlorophyll a/b und Carotinoide enthalten, genutzt. Da das Prinzip der Photosynthese weitestgehend aufgeklärt ist, liegt einer der neuesten Forschungsschwerpunkte nicht mehr primär auf der Aufklärung dieser Prozesse, sondern bei der Nachahmung, der sogenannten künstlichen Photosynthese. Dieser Ansatz ist der Synthetischen Biologie, welche das Potential zu einer neuen Ingenieurdisziplin aufweist, zuzuordnen. Problematisch für diesen Einsatz ist unter anderem die Instabilität des Lhcs außerhalb der Zelle.

Deshalb wurde in dieser Arbeit eine Methode entwickelt, mit der photosynthetisch aktive Komponenten (PAK) wie die Modellsubstanz Chlorophyllin und der Lhc der Grünalge Chlamydomonas reinhardtii (in Kooperation mit Olaf Kruse, AG Algenbiotechnologie der Universität Bielefeld) in neuartigen transparenten Silizium-Gelen stabilisiert werden. Zuerst wurde mit einem neuartigen Präkusor (erhalten von Edwin Kroke, TU Bergakademie Freiberg) der Einfluss der Präkursorkonzentration von 5-25 %, der Gelierungszeiten und des pH-Wertes auf die Sol- und Geleigenschaften (Transparenz, Stabilität, …) untersucht. Mit diesem Ansatz wurden Methoden erhalten, mit denen zwei transparente Silizium-Gele unter biokompatiblen Bedingungen (z.B. Raumtemperatur, keine toxischen Spaltprodukte wie Methanol oder Ethanol) hergestellt werden können. Die beiden Gele unterscheiden sich vor allem in der Viskosität und der Gelierungszeit. Gel 1 hat eine höhere Viskosität (2070 x 10⁵ Pa s bei einer Scherrate von 0,1 s^-1) als Gel 2 (4740 Pa s bei einer Scherrate von 0,1 s^-1). Die Gelierungszeiten liegen bei Gel 1 bei 2 h und bei Gel 2 bei 10 min.

Anschließend wurde untersucht, ob sich PAKs in diesen Gelen stabilisieren lassen. Dazu wurde Chlorophyllin in Gel 1 und der Lhc in Gel 2 immobilisiert. Dabei wurde der Einfluss der Immobilisierung auf die Stabilität der PAKs mittels UV-Vis Spektroskopie bei spezifischen Wellenlängen (Chlorophyllin: 640 nm, Lhc: 671 nm) untersucht. Die Ergebnisse zeigten, dass die Absorption des freien Chlorophyllins nach 2 h um 29 % und des freien Lhcs um 62 % reduziert wurde. Nach der Immobilisierung zeigte Chlorophyllin nach 2 h eine Reduktion der Absorption von 10 % und Lhc von 52 %. Diese Ergebnisse deuten auf einen stabilisierenden Effekt durch die neuartigen Silizium-Gele hin. In weiteren Versuchen mit Kooperationspartnern soll überprüft werden, ob die stabilisierten Lhcs für den Einsatz in neuartigen Solarzellen geeignet sind.

Referenten
Anant Patel, Christiane Müller, Miriam Hanitzsch

Ort: Wilhelm-Bertelsmann-Straße 10, Raum 212
Termin: 28-11-2011 um 17:00 Uhr
Dauer: 45 Minuten
Nachlese ist im "Casino" (200m Gehweg)