Biohybride Technologien entwickeln

Es ist die erste Ausschreibung des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der im Januar 2020 veröffentlichten Nationalen Bioökonomiestrategie: Im Fokus stehen die „Zukunftstechnologien für die industrielle Bioökonomie“. Innerhalb der Bioökonomie befasst sich der Teilbereich der industriellen Bioökonomie mit der Entwicklung und der Etablierung industrieller Verfahren, die biologische Ressourcen oder Prinzipien für die Produktion werthaltiger Substanzen oder die Entwicklung innovativer Dienstleistungen nutzen. Für die Produktion von Chemikalien, Biopharmazeutika oder Nahrungsmittelzusatzstoffen werden dabei verbreitet biotechnologische Verfahren genutzt. Doch sowohl die Auswahl möglicher Rohstoffe als auch die Effizienz sowie nicht zuletzt das Produktspektrum sind in solchen Prozessen derzeit begrenzt.

Konvergierende Technologien nutzen

Es gilt, das biologische Wissen verstärkt in neuartige, innovative Plattformtechnologien und Verfahrenskonzepte zu überführen, um biotechnologischen Verfahren und Dienstleistungen neue Anwendungspotenziale zu eröffnen und sie so für den Einsatz in der Industrie attraktiver zu gestalten. Wie bereits die BMBF-Förderinitiative Biotechnologie 2020+ gezeigt hat, finden sich aussichtsreiche Ansatzpunkte für bioökonomische Innovationen besonders in systemischen sowie in inter- und transdisziplinären Ansätzen, die biologisches Wissen mit konvergierenden Technologien verbinden. Von großer Bedeutung sind konvergierende Wissensgebiete und Technologien wie Nanotechnologie, Miniaturisierung, Digitalisierung, Automatisierung und Künstliche Intelligenz. Die Nutzung von Synergien und Schnittstellen zwischen den unterschiedlichen Fachdisziplinen soll vorangetrieben werden.

Biohybride Ansätze: Biologie trifft Technik

In der aktuellen Ausschreibung steht dabei Forschung und Entwicklung innovativer Produkte und Verfahren im Vordergrund, bei denen biologische und technische Komponenten kombiniert werden. Es geht darum, die einzigartigen Eigenschaften biologischer Komponenten (etwa Biomoleküle wie DNA, RNA, Proteine oder Zellen) mit technischen Komponenten wie Oberflächen, Polymeren oder auch andere Materialien zu vereinen. Es gibt bereits eine Reihe von Beispielen, in denen solche biohybriden Ansätze erforscht werden. Das reicht von biohybriden Kompartimenten für die Biokatalyse, Konzepten zum Aufbringen von Enzymen an technischen Flächen bis zum Aufbau biohybrider Photosynthese- oder Bioelektrosynthese-Einheiten. Miniaturisierten und automatisierten Lösungen, die von den Vorteilen der Nanotechnologie, der Mikrofluidik oder der Mikrosystemtechnik und den verstärkten Entwicklungen im Bereich der Digitalisierung profitieren, kommt dabei eine besondere Bedeutung zu. Im Fokus der Förderung stehen kreative, ambitionierte Ideen mit einem hohen wissenschaftlich-technischen Risiko. Das Potenzial für eine spätere industrielle Anwendung muss bereits erkennbar sein.