Technologie

Ionische Flüssigkeiten

Ionische Flüssigkeiten sind ausschließlich aus Ionen bestehende Lösungsmittel, die bei Temperaturen geringer als 30°C flüssig sind. Im Gegensatz zu den meisten Ionischen Materialen, wie z.B. Salzen, die bei nur sehr hohen Temperaturen schmelzen, sind in Ionische Flüssigkeiten die Anziehungskräfte zwischen positiv und negativ geladenen Ionen durch ladungsdelokalisierung, verringerter Gitterenergie und geringerer Symmetrie abgeschwächt. Die richtige Kombination von Anionen und Kationen kann zu Ionische Flüssigkeiten führen, die sogar bei Temperaturen von -80°C nicht erstarren. Ionische Flüssigkeiten besitzen einige herausragende Eigenschaften: sie sind nicht flüchtig, nicht brennbar, haben keinen messbaren Dampfdruck und es lassen sich sehr hohe Konzentrationen einer breiten Anzahl von Materialen, angefangen von organischen Mitteln wie Fetten, Ölen und pharmazeutischen Produkten bis hin zu Metallen, Polymeren und sogar Mineralien auflösen.

Aufgrund der hohen Kombinationsmöglichkeiten von Anionen und Kationen ist die Herstellung verschiedener Ionische Flüssigkeiten nahezu unbegrenzt, was ein zielgerichtetes Design für spezielle Anwendungen ermöglicht. Bioniqs hat neue Ionische Flüssigkeiten entwickelt, die die traditionellen Vorteile mit neuen Eigenschaften, wie verringerter Viskosität, verminderter Giftigkeit, kompletter Biodegradierbarkeit, vereinen und zudem ein breites Anwendungsspektrum besitzen. Zusätzlich können sie aus leicht erhältlichen Rohstoffen mit geringen Kosten routinemäßig produziert werden und stellen so echte Alternativen zu den herkömmlichen Lösungsmitteln dar.

Bioniqs und Innovation

Bioniqs hat die Expertise und die technischen Möglichkeiten um zielgerichtet, nach Wunsch des Kunden, Ionische Flüssigkeiten zu entwickeln. Das Anwendungsfeld ist breit und erstrecken sich von Extraktionslösungen, Schmiermitteln, hydraulische Flüssigkeiten bis hin zu Sensortechnologien: dennoch, unser besonderer Forschungsschwerpunkt liegt in der Entwicklung von Ionische Flüssigkeiten für biologische Systeme. Aufgrund der Evolution haben sich biologische Systeme in einer ausschließlich wässerigen Umgebung entwickelt, was zu Einschränkungen in der Industriellen Anwendung führen kann. Enzymkatalysierte Reaktionen z.B. bieten sicherlich im Gegensatz zu herkömmlich synthetische Methoden viele Vorteile, die Nachteile jedoch überwiegen: Einerseits, viele Enzyme sind in synthetischen Lösungsmitteln inaktiv, wohingegen andererseits die zu produzierenden Substrate und Produkte im wässrigen Medium unlöslich oder instabil sind. Aufgrund unseres biochemischen Fachwissens, speziell in Feld der biomolekularen Solvartisierung, ist es uns gelungen eine Reihe von unschiedlichern Ionische Flüssigkeiten zu entwickeln, die den Eigenschaften von Wasser sehr ähnlich sind. Das erlaubt Enzymaktivität und ermöglicht zudem sehr hohe Konzentration organischer Substanzen zu lösen. Die von Bioniqs entwickelten Klassen von Ionische Flüssigkeiten, haben klar gezeigt, daß sie als Lösungsmittel, verglichen mit jedem anderen nicht wässrigen Medium, effektiver sind. Dies schließt komplex katalysierte Enzym Reaktionen und Cofactor Recycling ein. Zudem ermöglichen sie Reaktionen in einem geringerem Volumen durchzuführen und die Notwendigkeit von nachträglicher Extraktions-Chromatographie, üblicherweise gebräuchlich für wässerige Systeme wird vermindert. Unser einzigartiges „Combined Bioprocess“ System ermöglicht nicht nur einzelne Reaktionsschritte, sondern auch Mehrstufenprozesse, ohne die Isolation von Zwischenprodukten. Das erlaubt eine chemisch reine und effiziente Herstellung von Produkten und die Wiederverwendbarkeit von Enzym und Lösungsmittel für weitere Reaktionen. Aufgrund der Biokompatibilität von Bioniqs entwickelten Flüssigkeiten, haben diese ein breites Anwendungspotential in biologischen und biomedizinischen Bereichen, angefangen von Lagerung sensitiver Materialen, über Proteinreinigung, bis hin zur Nutzung als fortgeschrittene Lieferungssysteme von Substanzen.