Ein Forschungsteam des IOM-Forschungsbereichs „Oberflächen poröser Membranfilter“ hat einen innovativen Ansatz entwickelt, bei dem die Proteinimmobilisierung direkt in die Membranherstellung integriert wird. Das Verfahren nutzt einen elektronenstrahlunterstützten Inline-Prozess, um Biomoleküle kovalent zu binden, ohne dass schädliche Kupplungsreagenzien oder komplexe, mehrstufige Nachbehandlungen erforderlich sind.
 
Durch die Zugabe von Proteinen zur Hohlraumflüssigkeit während des Spinnprozesses und die anschließende Elektronenstrahlbestrahlung konnten Membranbildung und Funktionalisierung in einem einzigen Schritt erreicht werden. Von entscheidender Bedeutung war, dass die Membranen ihre schwammartige Struktur, mechanische Stabilität und Ultrafiltrationsleistung beibehielten.
 
Ein zentrales Ergebnis der Studie ist, dass die Immobilisierung stark von Protein-Polymer-Wechselwirkungen sowie von Größenausschluss-Effekten beeinflusst wird. Während Rinderserumalbumin (BSA) lokal auf der Lumen-Seite immobilisiert wurde, wurden bei Lysozym aufgrund günstiger elektrostatischer Wechselwirkungen zwischen Polymer und Protein Beladungen von bis zu 178 mg/m² erreicht.
 
Dieses skalierbare und umweltfreundlichere Ein-Schritt-Verfahren lässt sich auf eine breite Palette von Membransystemen anwenden. Es eröffnet neue Möglichkeiten für biofunktionalisierte Hohlfasermembranen, beispielsweise in den Bereichen Biokatalyse, Antifouling und Biomedizin.

Die Ergebnisse wurden in dem Fachjournal Separation and Purification Technology veröffentlicht:

Konrad H. Leopold, Martin Schmidt, Daniel Breite, Astrid Kupferer, Marco Went, Andrea Prager, Erin D. Mongen, Dirk Enke, Agnes Schulze
Electron beam-assisted in-line protein immobilization during phase inversion of polyethersulfone hollow fiber membranes
Separation and Purification Technology 398 (2026) 2, 138110
https://doi.org/10.1016/j.seppur.2026.138110