Kataliza enzymatyczna i całokomórkowa to wysoce wydajne i zrównoważone metodologie w nowoczesnym przemyśle, które znalazły szerokie zastosowanie w różnych procesach chemicznych i biologicznych. Jednakże, delikatna natura naturalnych enzymów i komórek sprawia, że są one podatne na trudne warunki praktyczne, co prowadzi do słabej stabilności operacyjnej, pracochłonnego recyklingu, skróconego czasu życia i bardzo wysokich kosztów. W celu rozwiązania tych problemów, immobilizacja biokatalizatorów została uznana za skuteczną metodę poprawy wydajności katalitycznej naturalnych enzymów i komórek. Odnosi się to do biokatalizatorów fizycznie lub chemicznie zlokalizowanych w/na określonym obszarze wybranych nośników poprzez adsorpcję, wiązanie kowalencyjne, sieciowanie lub enkapsulację. W szczególności, materiały nośne i techniki immobilizacji mają ogromne znaczenie w poprawie wydajności katalitycznej naturalnych biokatalizatorów; dlatego wykorzystanie skutecznych nowych materiałów i technik immobilizacji jest bardzo ważne i przyciągnęło znaczną uwagę w ostatnich latach.
W ciągu ostatnich kilku dekad dokonano wielkiego postępu w dziedzinie immobilizacji enzymów i całych komórek. Jednak te biokatalizatory nadal cierpią z powodu wypłukiwania, denaturacji lub inaktywacji i ograniczonego transferu masy, co nieuchronnie prowadzi do utraty ich aktywności i żywotności. W związku z tym, należy stale rozwijać nowe teorie, techniki i metodologie w celu rozwiązania tych problemów. W szczególności, następujące zagadnienia zasługują na uwagę i powinny być rozwiązane:
(1) Projektowanie lub odkrywanie nowych enzymatycznych/komórkowych materiałów nośnych o dużej pojemności ładunkowej, korzystnej stabilności chemicznej i mechanicznej, szerokim zastosowaniu, wysokiej biokompatybilności, a także niskim koszcie;
(2) Opracowanie zaawansowanych technik immobilizacji, które pozwalają na łatwe osiągnięcie procesu immobilizacji z idealną powtarzalnością i zachowanie aktywności biokatalizatora w maksymalnym stopniu;
(3) Biokataliza i regulacja procesu w układach niewodnych, takich jak głęboki rozpuszczalnik eutektyczny i ciecz jonowa, w celu realizacji wydajnej transformacji wybranych substratów;
(4) Dogłębne poznanie mechanizmów interakcji pomiędzy enzymem/komórką a platformami wspierającymi z perspektywy chemicznej i biologicznej, w celu racjonalnego zaprojektowania materiałów wspierających i procesów immobilizacji;
(5) Zastosowanie unieruchomionego enzymu lub komórki w produkcji chemikaliów o wysokiej wartości dodanej, zwłaszcza substancji związanych z energią, funkcjonalnych składników żywności, półproduktów farmaceutycznych itp.
W zakres niniejszego tematu badawczego mogą wchodzić następujące obszary:
-Nowoczesne materiały do immobilizacji enzymów lub całych komórek;
-Innowacyjne techniki immobilizacji enzymów lub całych komórek;
-Racjonalna regulacja procesu biokatalitycznego;
-Mechanizmy interakcji pomiędzy enzymami/komórkami a platformami wspierającymi;
-Praktyczne zastosowanie unieruchomionych enzymów lub całych komórek;
-Biokataliza enzymów lub całych komórek w układach niewodnych;
-Synergiczna kataliza materiałów unieruchamiających i enzymów/komórek;
-Racjonalne projektowanie platform nośnych i procesów unieruchamiania.
W odniesieniu do powyższego zakresu, preferowane są następujące typy manuskryptów:
(1) Original Research; (2) Systematic Review; (3) Perspective; (4) Review; (5) Perspective; (6) Brief Research Report

Słowa kluczowe:Enzyme Immobilization, Whole-Cell Immobilization, Biotransformation, Biocatalysis, Immobilization Materials

Important Note: All contributions to this Research Topic must be within the scope of the section and journal to which they are submitted, as defined in their mission statements. Frontiers zastrzega sobie prawo do przeniesienia manuskryptu spoza zakresu do bardziej odpowiedniego działu lub czasopisma na każdym etapie peer review.