Reaction-transport fundamentals in integrated microfluidic bioreactors-separators operating with aqueous two-phase systems
Project goals
Reaction-transport phenomena affected by an external electric field will be investigated in integrated microfluidic and millifluidic devices for an enzyme catalyzed synthesis of antibiotics. Mild reaction conditions will be provided by aqueous two-phase systems (ATPS) consisting of polyethylene glycol, inorganic salt, and water. The use of ATPS will allow for an enzyme catalyzed synthesis in one aqueous phase coupled with continuous delivery and/or removal of reaction substrates and/or reaction products to/from another aqueous phase. Reaction-transport processes in two types of integrated devices will be investigated. One of them will provide stable counter-current flow of ATPS. The transport of ionic reaction components will be enhanced by an electric field imposed perpendicularly to the interface. The other device will intensify the interfacial mass transport using extremely fine droplet flow with consequent phase separation by an imposed electric field. Scaling rules characterizing the combined reaction-transport process will be identified with the help of a mathematical model.
Keywords
microfluidicsaqueous two-phase systemsbioreactor-separatorelectroseparationmass transfer
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
Standardní projekty 21 (SGA0201700001)
Main participants
Vysoká škola chemicko-technologická v Praze / Fakulta chemicko-inženýrská
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
17-09914S
Alternative language
Project name in Czech
Reakčně-transportní jevy v integrovaných mikrofluidních bioreaktorech-separátorech pracujících s vodnými dvoufázovými systémy
Annotation in Czech
Budou studovány reakčně-transportní jevy ovlivňované elektrickým polem v integrovaných mikrofluidních a milifluidních zařízeních pro enzymovou syntézu antibiotik. Přívětivé reakční podmínky budou zajištěny použitím systémů dvou nemísitelných vodných fází (ATPS) obsahujících polyethylenglykol, anorganickou sůl a vodu. Použití ATPS umožní uskutečnění enzymové reakce v jedné vodné fázi společně s kontinuálním přiváděním/odváděním substrátů anebo produktů do/z druhé vodné fáze. Reakčně-transportní jevy budou zkoumány ve dvou typech integrovaných zařízení. Jedno z nich bude zajišťovat stabilní protiproudý režim toku ATPS. Transport reakčních složek bude zintenzivněn elektrickým polem vloženým kolmo na fázové rozhraní. Ve druhém zařízení bude přestup hmoty intenzifikován s využitím toku velmi malých kapek s následnou separací ATPS v přítomnosti vloženého elektrického pole. Pomocí matematického modelu budou identifikovány kriteriální vztahy určující charakter kombinovaných reakčně-transportních dějů.
Scientific branches
Completed project evaluation
Provider evaluation
U - Uspěl podle zadání (s publikovanými či patentovanými výsledky atd.)
Project results evaluation
The project was focused on reaction-transport phenomena in integrated microfluidic and milifluidic devices for enzyme-catalyzed synthesis of antibiotics. Very interesting results were obtained, resulting in 5 publications in prestigious impact journals. Especially two article in journals New Biotechnology and Separation and Purification Technology are worthy of mention, both of them are in the Q1.
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2017
Realization period - end
Dec 31, 2019
Project status
U - Finished project
Latest support payment
Apr 10, 2019
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP20-GA0-GA-U/02:1
Data delivery date
Jul 23, 2020
Finance
Total approved costs
6,105 thou. CZK
Public financial support
5,349 thou. CZK
Other public sources
756 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Recognised costs
6 105 CZK thou.
Public support
5 349 CZK thou.
0%
Provider
Czech Science Foundation
CEP
CI - Industrial chemistry and chemical engineering
Solution period
01. 01. 2017 - 31. 12. 2019