Biomolekül-unterstützte Photokatalysatoren zur Wasserreinigung

Bakterielle S-Layer-Proteine stellen eine vielversprechende Immobilisierungsmatrix für Photokatalysatoren (ZnO, TiO₂) in Biokompositmaterialien dar. Dabei können die strukturellen Eigenschaften der photokatalytisch aktiven Materialien bei der de-novo Synthese durch die S-Layer ebenso positiv beeinflusst werden wie die Haftung von kommerziell erhältlichen Nanopartikeln auf Trägermaterialien. Die auf diese Weise hergestellten Biokompositmaterialien haben eine höhere katalytische Aktivität als vergleichbare Referenzmaterialien.
Gegenüber der Radikaleinwirkung während der Photokatalyse sind die S-Layer-Proteine relativ stabil und werden vor einer möglichen Fragmentierung durch OH-Radikale zunächst quervernetzt. Die OH-Radikal-Scavenging-Kapazität von gelösten S-Layer-Proteinen konnte mit 2.39 x 10⁵ (mg protein)^-1 s^-1 bestimmt werden. Damit ist die Scavenging-Kapazität im selben Größenordnungsbereich wie die von typischem Abwasser und somit vergleichsweise niedrig. Auf Basis der S-Layer-Proteine konnte so erfolgreich ein immobiles photokatalytisch aktives Biokompositmaterial entwickelt werden.