Applications of enzyme-containing reverse micelles

¹ Institut für Polymere der ETH-Zürich, present address : Department of technical physics, Peking University China-Beijing, China.
² Institut fur Polymère der ETH-Zùrich, present address : Istituto Sperimentale per le colture Industriali, via di corticella 133. 1-40129, Bologna.
³ to whom to address correspondence.

Abstract

This paper is a research report on aspects which are more related to biotechnological application of reverse micelles and water in oil microemulsions.

In particular we will consider: (1) the application of enzymes in reverse micelles as catalysts for reactions of water insoluble compounds In this case reverse micelles can be viewed as microreactors. whose dimensions can be easily changed and with a milieu whose physical properties can be continuously modulated and possibly tailored to the characteristics of the reaction taking place in the water pool. (2) the solubilization of larger particles in water in oil microemulsion, like mitochondria and bacteria, and their possible biotechnological application. (3) the use of reverse micelles to extract and separate proteins. A good specificity of the separation process can be achieved, based on electrostatic effects (pH. pi), even for proteins having quite similar size; (4) the transformation of reverse micellar solutions into "organogels" These novel materials are characterized by a very high viscosity and a significant molecular mobility of the main components (organic solvent, surfactant) Due to the presence of water droplets (or water channels) in the gel. a compartmentalization of hydrophilic biomolecules (also enzymes and/or bacteria) is possibi equivalent to the preparation of bioreactors containing immobilized cells or enzymes, which are better compatible with organic solvent.

Résumé

Cet article est un rapport de recherche sur les aspects liés à une application biotechnologique des micelles inversées et des micro emulsion (eau en huile).

Il sera en particulier considéré : (1) l’application d’enzymes dans des micelles inversées comme catalisateurs de réaction de substances non solubles dans l’eau Dans ce cas les micelles inversées peuvent être vue comme microreacteure. les quelles dimensions peuvent être facilement changées et dont le milieu peut être continuellement modulé en fonction des caractéristiques de la réaction qui prend place dans la phase aqueuse. (2) la solubilisation de larges particules telle que mitochondrie ou bactéries dans une micro emulsion d’eau en huile, et leurs possibles applications biotechnologiques; (3) l’utilisation de micelles inversées pour l’extraction et la séparation de protéines. Une bonne spécificité du procède de séparation peut être obtenue sur la base des effets électrostatique (pH. pl), même pour des protéines ayant des dimensions très proches l’une a l’autre; (4) la transformation de solutions de micelles inversées en « organo-gel ». Ces nouveaux matériaux sont caractérises par une très haute viscositèe et par une significative mobilité moléculaire de ses principaux composants (solvent organique, détergent) En raison de la présence de gouttes d’eau (ou de canaux d’eaux) dans le gel. une compartimentalisation des biomolécules hydrophiles (comme aussi des enzymes et/ou bactéries) est possible Ceci est équivalent à la préparation de bio reacteurs contenant des cellules ou enzymes immobilisés, qui sont mieux compatibles avec le solvent organique.