Enzymatische en whole cell katalyse zijn zeer efficiënte en duurzame methodologieën in de moderne industrie die op grote schaal zijn toegepast in diverse chemische en biologische processen. De fragiele aard van natuurlijke enzymen en cellen maakt hen echter kwetsbaar voor ruwe praktische omgevingen, wat leidt tot slechte operationele stabiliteit, moeizame recycling, verkorte levensduur en extreem hoge kosten. Om dergelijke problemen op te lossen, wordt immobilisatie van biokatalysatoren beschouwd als een efficiënte manier om de katalytische prestaties van natuurlijke enzymen en cellen te verbeteren. Het verwijst naar biokatalysatoren die fysisch of chemisch gelokaliseerd worden in/op een bepaald afgebakend gebied van geselecteerde dragers via adsorptie, covalente binding, cross-linking of inkapseling. In het bijzonder zijn de ondersteunende materialen en immobilisatietechnieken van groot belang voor het verbeteren van de katalytische prestaties van natuurlijke biokatalysatoren; daarom is de exploitatie van efficiënte nieuwe immobilisatiematerialen en -technieken zeer belangrijk en hebben zij de laatste jaren veel aandacht getrokken.
In de afgelopen decennia is grote vooruitgang geboekt op het gebied van enzym- en hele celimmobilisatie. Deze biokatalysatoren hebben echter nog steeds te lijden van uitloging, denaturatie of inactivering, en beperkte massaoverdracht, wat onvermijdelijk leidt tot een verlies van hun activiteiten en levensduur. Bijgevolg moeten voortdurend nieuwe theorieën, technieken en methodologieën worden ontwikkeld om dergelijke problemen op te lossen. Vooral de volgende problemen verdienen aandacht en moeten worden aangepakt:
(1) Ontwerp of ontdekking van nieuwe ondersteunende materialen voor enzymen/ganse cellen met een hoge laadcapaciteit, gunstige chemische en mechanische stabiliteit, brede toepasbaarheid, hoge biocompatibiliteit, alsmede lage kosten;
(2) Ontwikkeling van geavanceerde immobilisatietechnieken, die het mogelijk maken het immobilisatieproces gemakkelijk te realiseren met ideale herhaalbaarheid, en de activiteit van de biokatalysator maximaal te behouden;
(3) Biokatalyse en de regeling van het proces in niet-waterige systemen, zoals diepe eutectische oplosmiddelen en ionische vloeistoffen, om een efficiënte omzetting van geselecteerde substraten te realiseren;
(4) Het diepgaand blootleggen van de interactiemechanismen tussen enzym/gehele cel en de ondersteunende platforms vanuit zowel chemisch als biologisch perspectief, om op rationele wijze het ontwerp van ondersteunende materialen en immobilisatieprocessen te sturen;
(5) De toepassing van geïmmobiliseerd enzym of hele cel bij de productie van chemicaliën met hoge toegevoegde waarde, in het bijzonder energiegerelateerde stoffen, functionele voedingsingrediënten, farmaceutische tussenproducten, enz.
De volgende gebieden kunnen binnen het bestek van dit onderzoeksthema worden bestreken:
-Nieuwe immobilisatiematerialen voor enzymen of hele cellen;
-Innovatieve immobilisatietechnieken voor enzymen of hele cellen;
-Rationele regulatie van het biokatalytische proces;
-Interactiemechanismen tussen enzymen/ganse cellen en de ondersteunende platforms;
-Praktische toepassing van geïmmobiliseerd enzym of hele cel;
-Biokatalyse van enzymen of hele cellen in niet-waterige systemen;
-Synergistische katalyse van de immobilisatiematerialen en het enzym/de hele cel;
-Rationeel ontwerp van de ondersteunende platforms en de immobilisatieprocessen.
Met het oog op het bovenstaande worden de volgende soorten manuscripten geprefereerd:
(1) Origineel onderzoek; (2) Systematische review; (3) Perspectief; (4) Review; (5) Perspectief; (6) Beknopt onderzoeksverslag

Trefwoorden:Enzym Immobilisatie, Whole-Cell Immobilisatie, Biotransformatie, Biokatalyse, Immobilisatie Materialen

Belangrijke opmerking: Alle bijdragen aan dit Onderzoeksthema moeten binnen het bereik vallen van de sectie en het tijdschrift waarbij ze worden ingediend, zoals gedefinieerd in hun taakomschrijving. Frontiers behoudt zich het recht voor om manuscripten die buiten het bestek van de sectie of het tijdschrift vallen, in elk stadium van de peer review naar een geschiktere sectie of tijdschrift te verwijzen.