30 März 2004

Innovationszentrum Biokatalyse – Ein Netzwerk für die Biokatalyse

Die Biokatalyse spielt im Rahmen biotechnologischer Produktionsverfahren eine herausragende Rolle. Von der Natur wird eine nahezu unerschöpfliche Zahl von Biokatalysatoren zur Verfügung gestellt, die dazu geeignet sind, bestehende Herstellungsverfahren zu optimieren oder gänzlich neue biotechnologische Prozesse und Produkte zu entwickeln. Die DBU-Initiative “Innovationszentrum Biokatalyse“, kurz ICBio, bündelt innovative Projekte in einer klaren, thematisch vorgegebenen Struktur, um Innovationen mit ökologischem wie ökonomischem Vorteil zu einer weiten Verbreitung zu verhelfen. Die Koordination bewilligter ICBio-Vorhaben liegt bei Herrn Prof. Antranikian, Technische Universität Hamburg-Harburg.

Unter dem Dach von ICBio formieren sich flexible Projektgemeinschaften, die wichtige biotechnologische Fragestellungen bearbeiten. Zukünftig wird die Initiative durch weitere Projekte mit neuen Partnern aus Hochschule und Industrie verstärkt werden.

Ziel: Gewinnung von Wert- und Wirkstoffen
Ziel aller Anstrengungen ist die auf biotechnologischen Innovationen basierende nachhaltige Gewinnung neuer Wert- und Wirkstoffe. Für die Produktion von Grund- und Feinchemikalien, von Intermediaten als Buildingblocks für die Pharmawirkstoff- und Agrochemikaliensynthese sowie von Nahrungs- und Futterergänzungsmitteln sind biokatalytische Innovationen von besonderer Bedeutung. Auch die Nutzung nachwachsender Rohstoffe wie Stärke, Cellulose und Chitin ist für die Herstellung neuartiger Produkte mit besonderen Materialeigenschaften von Interesse. Ökologische und ökonomische Vorteile der Biokatalyse ergeben sich in der effizienten und kostengünstigen Gestaltung von Produktionsverfahren: Schwer zu entsorgende Nebenprodukte werden enorm reduziert, gleichzeitig die Ressourceneffizienz gesteigert und sichere Verfahrensbedingungen ermöglicht. Damit leistet die Biokatalyse einen weit reichenden Beitrag zur Etablierung nachhaltiger industrieller Produktionsverfahren.

Zukunftsweisende Handlungsfelder
Zu den Aufgaben von ICBio gehört es, die Durchlässigkeit zwischen Hochschule und Industrie zu erhöhen sowie Ausbildungs- und Qualifizierungsmaßnahmen für die beteiligten Partner durchzuführen. Inhaltlich werden derzeit drei Themenschwerpunkte bearbeitet:

Intelligente Screeningsysteme
Ziele dieses Schwerpunkts sind Entwicklung, Optimierung und Einsatz intelligenter Screeningverfahren zur Identifizierung innovativer Zellkomponenten – einschließlich neuer Biokatalysatoren – für eine breite Anwendung in biotechnologischen und pharmakologischen Applikationen. Durch die Einbeziehung neuer Organismenklassen, wie beispielsweise extremophiler Mikroorganismen, sowie durch den Einsatz modernster Screeningtechnologien haben die Vorhaben einen besonders innovativen Charakter. Durch die Identifizierung neuartiger Leitstrukturen können die Grundlagen zur Entwicklung innovativer Wirkstoffgruppen geschaffen werden. Die so gewonnenen Erkenntnisse sind ein wichtiger Ausgangspunkt für zahlreiche weiterführende Forschungsarbeiten und für eine Umsetzung zu vermarktbaren Wirkstoffen.

Effiziente Expression
Die Anwendung von Biokatalysatoren in industriellen Produktionsverfahren scheitert vielfach noch daran, dass die benötigten Enzyme nicht in ausreichender Menge und hoher Stabilität aus den Wildtypstämmen isoliert werden können. Es ist daher von besonderer Relevanz, effiziente Expressionssysteme in mesophilen Wirtsorganismen zu optimieren und einzusetzen, um so die natürlichen Quellen von Biokatalysatoren für Umwelt und Gesellschaft zu nutzen. In den Vorhaben dieses Themenschwerpunkts werden daher innovative Expressionssysteme in Gram-positiven Bakterien (Bacillus, Staphylococcus), Hefen und Pflanzen intensiv erforscht.

Downstream-Processing / Produktaufbereitung
Das Downstream-Processing spielt in biotechnologischen Produktionsverfahren eine entscheidende Rolle. Die katalytische Umsetzung mittels immobilisierter Enzyme bzw. die Aufreinigung von Bioprodukten erfordert typischerweise feststofffreie Lösungen, die sich innerhalb von Festbett- und Membranenreaktoren oder Chromatographiesäulen einsetzen lassen. Die zum Erreichen eines feststofffreien Zustands eingesetzten Techniken wie Fällung, Zentrifugation oder Mikrofiltration machen oft ein kompliziertes, vielstufiges Downstream-Processing erforderlich, das oftmals mit einem erheblichen Chemikalien- und Energieaufwand sowie einem Produktverlust verbunden ist. Strategien zur nachhaltigen Gestaltung und zur Vereinfachung von Downstream-Prozessen beispielsweise durch Einsatz innovativer Trenn- oder Membrantechnologien werden in diesem Themenschwerpunkt untersucht, um die Konkurrenzfähigkeit biotechnologischer Produktionsverfahren zu erhöhen.

Projektinfo AZ 13081

Projektziel: Bündelung von Biokatalyse-Kompetenzen und Bereitstellung maßgeschneiderter Biokatalysatoren

Koordinator bewilligter ICBio-Projekte:
Prof. Dr. Dr. h. c. Garabed Antranikian
Technische Universität Hamburg-Harburg
Technische Mikrobiologie
Kasernenstr. 12
21073 Hamburg
Tel.: 040-42878-3117
Fax: 040-42878-2582
E-Mail: info@icbio.de

(Vgl. Meldung vom 2003-02-07.)

Source: DBU-Projekt des Tages vom 2004-03-29.

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