Bioprozess Engineering

Forschungsthema Bioprozess Engineering

Mission

Das Forschungsthema Bioprozess Engineering beschäftigt sich mit der systematischen Charakterisierung von Bioreaktoren (Sauerstofftransfer basierend auf Geometrien, Sauerstofftransfermatrix und Makromixing), der Optimierung von Bioprozessen zur Herstellung von rekombinanten Wirkstoffen in bakteriellen Hostsystemen und Hefesystemen, und der Etablierung von Co-Kultivierung von extremophilen Mikroorganismen zur Gewinnung von pharmazeutisch wirksamen Sekundärmetaboliten

2. Gegenwärtige Forschungsaktivitäten

2.1. Charakterisierung von Bioreaktoren:

Fermentationsprozesse werden im Labormaßstab entwickelt und müssen danach für die Produktion in größeren Fermentern funktionieren. Hierfür sind diverse Parameter (z.B. kLa-Wert, Re Zahl) zu berücksichtigen. Im Rahmen dieses Forschungsprojekts wurde eine Berechnungsformel entwickelt, die basierend auf geometrischen Verhältnissen und der Krafteintrag über das Rührwerk die Parameter im nächsten (Scale Up bzw. Scale Down Modell) Maßstab berechnen lässt.

2.2. Optimierung von Bioprozessen

Im Zuge dieses Projekts soll ein schwer wasserlösliches humanes Protein, dass mit Hilfe eines Hefestammes (Pichia pastoris) hergestellt wird in einem wässrigen Puffer verfügbar gemacht werden ohne die biologische Aktivität zu verlieren. Das Zellkernmembran assoziierte Protein (humaner Vitamin D Rezeptor) wird mit Hilfe einer gentechnisch veränderten Hefe intrazellulär hergestellt. Das Freisetzen des Produktes und dessen in Lösung bringen ohne Verlust der biologischen Aktivität stellt in diesem Projekt die große Herausforderung dar. Die Testung auf Aktivität erfolgt in zwei Schritten: Zuerst wird mit Hilfe von Vitamin D welches mit einem Fluorophor markiert ist die korrekte Faltung des Proteins getestet, danach wenn die erste Testung erfolgreich war wird mit Hilfe von Zellkulturtestsystemen die biologische Aktivität festgestellt. Die Entwicklung dieses Prozesses soll in Zukunft die Verfügbarmachung anderer hydrophober Proteine erleichtern.

2.3. Co-Kultivierung

Viele Mikroorganismen kommen in der Natur vergemeinschaftet vor und nur dadurch wird das volle Spektrum ihrer Möglichkeiten freigesetzt, da sie in der Natur entweder gemeinsam (symbiontisch) oder gegeneinander (kompetitiv) leben, und dadurch nur unter diesen Bedingungen diese Sekundärmetaboliten freigesetzt werden. In diesem Projekt werden zuerst Bedingungen gesucht unter denen die Organismen alleine Kultiviert werden können, diese Organismen analysiert (Proteinmakeup) und danach werden Bedingungen gesucht unter denen zwei oder mehrere Organismen gemeinsam wachsen und Sekundärmetaboliten bilden. Diese Sekundärmetaboliten werden isoliert, charakterisiert und mit Hilfe Zellbasierter Testsystemen aus Wirksamkeit getestet.

3.       Auftragsforschung

Optimierung von Fermentationsprozessen für Biotech Start Up. Fermentationsprozesse die Inclusion Bodies (falsch gefaltenes, unlösliches intrazelluläres Protein) bilden durch verändern der physikalischen Bedingungen zu verändern, dass das produzierte Protein in löslicher Form vorliegt.

Fermentationsschulungen für Eppendorf damit wissenschaftliches Personal mit der Verwendung von Bioreaktoren und dem dazugehörigem theoretischen Hintergrund vertraut gemacht wird.