Enzymatische und Ganzzellkatalyse sind hocheffiziente und nachhaltige Methoden in der modernen Industrie, die in verschiedenen chemischen und biologischen Prozessen umfassend eingesetzt werden. Die zerbrechliche Natur natürlicher Enzyme und Zellen macht sie jedoch anfällig für die rauen Bedingungen in der Praxis, was zu schlechter Betriebsstabilität, mühsamem Recycling, verkürzter Lebensdauer und extrem hohen Kosten führt. Um diese Probleme zu lösen, gilt die Immobilisierung von Biokatalysatoren als effizienter Weg zur Verbesserung der katalytischen Leistung von natürlichen Enzymen und Zellen. Sie bezieht sich auf Biokatalysatoren, die durch Adsorption, kovalente Bindung, Vernetzung oder Verkapselung in/auf einem bestimmten Bereich ausgewählter Träger physikalisch oder chemisch lokalisiert sind. Insbesondere die Trägermaterialien und Immobilisierungstechniken sind von großer Bedeutung für die Verbesserung der katalytischen Leistung natürlicher Biokatalysatoren; daher ist die Nutzung effizienter neuartiger Immobilisierungsmaterialien und -techniken sehr wichtig und hat in den letzten Jahren große Aufmerksamkeit erregt.
In den letzten Jahrzehnten wurden auf dem Gebiet der Immobilisierung von Enzymen und ganzen Zellen große Fortschritte erzielt. Allerdings leiden diese Biokatalysatoren immer noch unter Auslaugung, Denaturierung oder Inaktivierung und eingeschränktem Stoffaustausch, was unweigerlich zu einem Verlust ihrer Aktivitäten und ihrer Lebensdauer führt. Daher sollten ständig neue Theorien, Techniken und Methoden entwickelt werden, um diese Probleme zu lösen. Insbesondere die folgenden Probleme verdienen Aufmerksamkeit und sollten angegangen werden:
(1) Entwurf oder Entdeckung neuartiger Enzym-/Ganzzellenträgermaterialien mit hoher Beladungskapazität, günstiger chemischer und mechanischer Stabilität, breiter Anwendbarkeit, hoher Biokompatibilität und niedrigen Kosten;
(2) Entwicklung fortschrittlicher Immobilisierungstechniken, die es ermöglichen, den Immobilisierungsprozess einfach und mit idealer Wiederholbarkeit durchzuführen und die Aktivität des Biokatalysators in maximalem Umfang zu erhalten;
(3) Biokatalyse und ihre Prozessregulierung in nichtwässrigen Systemen, wie z. B. tiefes eutektisches Lösungsmittel und ionische Flüssigkeit, um eine effiziente Umwandlung ausgewählter Substrate zu realisieren;
(4) Tiefgreifende Aufdeckung der Wechselwirkungsmechanismen zwischen Enzym/Ganzzelle und den Trägerplattformen sowohl aus chemischer als auch aus biologischer Sicht, um das Design von Trägermaterialien und Immobilisierungsprozessen rationell zu gestalten;
(5) Anwendung von immobilisierten Enzymen oder Ganzzellen bei der Herstellung von Chemikalien mit hohem Mehrwert, insbesondere von energierelevanten Stoffen, funktionellen Lebensmittelzutaten, pharmazeutischen Zwischenprodukten usw.
Die folgenden Bereiche können im Rahmen dieses Forschungsthemas abgedeckt werden:
-Neue Materialien zur Immobilisierung von Enzymen oder ganzen Zellen;
-Innovative Techniken zur Immobilisierung von Enzymen oder ganzen Zellen;
-Rationale Regulierung des biokatalytischen Prozesses;
-Wechselwirkungsmechanismen zwischen Enzymen/Ganzzellen und den unterstützenden Plattformen;
-Praktische Anwendung des immobilisierten Enzyms oder der ganzen Zelle;
-Enzym- oder Ganzzellen-Biokatalyse in nicht-wässrigen Systemen;
-Synergistische Katalyse der Immobilisierungsmaterialien und des Enzyms/der ganzen Zelle;
-Rationales Design der Trägerplattformen und der Immobilisierungsprozesse.
In Anbetracht des oben genannten Umfangs werden die folgenden Arten von Manuskripten bevorzugt:
(1) Original Research; (2) Systematic Review; (3) Perspective; (4) Review; (5) Perspective; (6) Brief Research Report

Keywords:Enzym-Immobilisierung, Ganzzell-Immobilisierung, Biotransformation, Biokatalyse, Immobilisierungsmaterialien

Wichtiger Hinweis: Alle Beiträge zu diesem Forschungsthema müssen in den Bereich der Sektion und der Zeitschrift fallen, für die sie eingereicht werden, wie in deren Leitbildern definiert. Frontiers behält sich das Recht vor, ein Manuskript, das nicht in den Geltungsbereich fällt, in jeder Phase der Begutachtung an eine geeignetere Sektion oder Zeitschrift weiterzuleiten.