Dokument: Immobilisierung von Metallkomplexen und Enzymen in Metall-Organischen Gerüstverbindungen
| Titel: | Immobilisierung von Metallkomplexen und Enzymen in Metall-Organischen Gerüstverbindungen | |||||||
| Weiterer Titel: | Immobilization of Metall Complexes and Enzymes in Metall-Organic Frameworks | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=52583 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20200309-095903-2 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Knedel, Tim-Oliver [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Janiak, Christoph [Gutachter] Prof. Dr. Ganter, Christian [Gutachter] | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 540 Chemie | |||||||
| Beschreibungen: | Durch ihre poröse Struktur bieten Metall-Organische Netzwerke (MOFs) die Möglichkeit, Moleküle in ihren Poren einzulagern. Im Rahmen dieser Arbeit wurde diese besondere Fähigkeit der MOFs genutzt, um ein Enzym und zwei lumineszente Metallkomplexe in verschiedene MOFs einzulagern. Die Eigenschaften der erhaltenen Komposite wurden mit verschiedensten Analysemethoden untersucht.
Für Enzyme, die häufig thermisch und chemisch instabil sind, ergibt sich durch die Einlagerung eine gute Möglichkeit, die Stabilität zu erhöhen. Durch eine schützende MOF-Hülle um das Enzym werden Synthesen in organischen Lösemitteln sowie bei erhöhter Temperatur möglich. Im ersten Teil dieser Arbeit wurde die bakterielle Laccase CgL1 aus corynebacterium glutamicum in einer enzymfreundlichen Synthese in Wasser und bei Raumtemperatur in das MOF ZIF-8 eingelagert. Das erhaltene Komposit zeigte eine besonders hohe thermische und chemische Stabilität im Vergleich zum freien Enzym. Selbst nach 6 Stunden Inkubation bei 70 °C weist es noch katalytische Aktivität, wohingegen das freie Enzym bereits nach 3 Stunden keine Aktivität mehr aufwies. In Dimethylformamid (DMF) zeigte das Komposit ebenfalls eine erhöhte Stabilität. Die Enzymaktivität konnte nach einer Stunde Inkubation nahezu vollständig erhalten werden, wohingegen das freie Enzym annähernd keine Aktivität mehr aufwies. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurden zwei lumineszente Platin(II)-Komplexe in MOF-5 und ZIF-8 eingelagert. Die erzeugten Komposite wiesen stark veränderte Phosphoreszenzlebensdauern auf. Beide Komplexe phosphoreszieren bei Raumtemperatur an Luft nur schwach, weisen aber starke Phosphoreszenz und Phosphoreszenzlebensdauern im Mikrosekundenbereich auf, wenn sie auf 77 K gekühlt werden. Die hergestellten Komposite konnten diese hohen Phosphoreszenzlebensdauern bereits bei Raumtemperatur erreichen. Außerdem zeigte sich ein abschirmender Effekt der MOFs, wodurch der quenchende Einfluss von Sauerstoff minimiert werden konnte. In beiden Arbeiten wurden, neben vielen anderen Analysemethoden, Atomabsorptionsmessungen durchgeführt, um die Metallkonzentration in den Kompositen präzise bestimmen zu können und damit eine Aussage zu den Anteilen der eingelagerten Verbindungen im MOF treffen zu können.Due to the porous structure of metal-organic frameworks, molecules can be encapsulated in the metal organic framework (MOF) pores. In this work I use this special ability to encapsulate an enzyme and two luminescent metal complexes. The properties of the obtained composites were analysed by different analytics. Enzymes are often chemically and thermally instable. By encapsulating the enzyme in a MOF, the stability could be enhanced, especially against temperature and chemical influences. In the first part of this work we have encapsulated the bacterial laccase cgl1 from corynebacterium glutamicum in ZIF-8 using an enzyme friendly water based, room temperature synthesis. The obtained composite showed strongly enhanced chemical and thermal stability compared to the free enzyme. The encapsulated enzyme could retain its catalytic activity after incubation at 70 °C for 6 hours, whereas the free enzyme lost all its activity after 3 hours. In dimethylformamide (DMF) the composite strongly enhanced stability as well. After one hour of incubation the composite retained nearly all of its activity, whereas the free enzyme did not show any activity at all. In the second part of this work two luminescent platinum(II)-complexes were encapsulated in MOF-5 and ZIF-8. The obtained composites showed strongly extended phosphorescence lifetimes. Both complexes show only weak phosphorescence at room temperature and under air, but strong phosphorescence and long lifetimes at 77 K. The composites showed these long phosphorescence lifetimes already at room temperature and under air. Additionally, the protective MOF shell reduced the influence of quenching oxygen on the phosphorescence. In both works atomic absorption spectroscopy was carried out along with other analytics. By atomic absorption spectroscopy metal concentrations in the composites could be determined precisely and by this the amount of encapsulated complex or enzyme could be calculated. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Chemie » Anorganische Chemie und Strukturchemie | |||||||
| Dokument erstellt am: | 09.03.2020 | |||||||
| Dateien geändert am: | 09.03.2020 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 22.01.2020 | |||||||
| Datum der Promotion: | 21.02.2020 |
