Ferritinbasierte makroporöse Gelnanoreaktoren

Mehrere Ferritine, also Proteinkomplexe, lassen sich zu einem stabilen makroporösen Hydrogel verbinden. Ferritin enthält normalerweise Eisenoxid, das sich wegen der großen Poren aber einfach gegen andere katalytisch aktive monodisperse Metallnanopartikel austauschen lässt. Zudem erleichtern die Poren den Reaktandentransport, was die Verbindung zu einem vielseitigen heterogenen Katalysator macht.

Ferritin ist ein eisenspeicherndes Protein, das fast alle Lebendorganismen produzieren; es reguliert die intrazelluläre Eisen(III)-Konzentration. Das Protein besteht aus 24 Untereinheiten, die einen Käfig mit einem Außendurchmesser von 12 nm und einem Innendurchmesser von 8 nm bilden. Darin befinden sich bis zu 45 200 Eisenoxidmoleküle.²⁾ Die Proteinhülle enthält hydrophile und hydrophobe Tunnel, durch die das Protein Eisen, andere Metallionen oder kleine Moleküle aufnimmt.

Ferritin lässt sich reduktiv zersetzen. Dabei wird aus Eisen(III) Eisen(II), und die Metallatome lassen sich aus dem Ferritinkäfig entfernen. Der dabei entstehende leere Proteinkäfig, das Apoferritin, lässt sich in vitro mit anorganischen Oxiden, Sulfiden und nullwertigen Metallnanopartikeln re

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