Projekte im Porträt

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Essigsäurebakterien
Essigsäurebakterien wie diese hier sollen in Zukunft, mit Hilfe von CO2 und Strom, wichtige Chemikalien bereitstellen.

Mikroben unter Strom für die Stoffproduktion

Wirtschaftliche Verfahren, die das Klimagas Kohlendioxid reduzieren helfen, sind derzeit noch Mangelware. Einen Weg, das CO2 zur Wertstoffproduktion oder sogar zur Speicherung von elektrischem Strom in energiereichen chemischen Produkten zu nutzen, beschreiten Forscher jetzt im Rahmen des explorativen Projektes „Bioelektrosynthese zur Stoffproduktion aus Kohlenstoffdioxid“ im Rahmen der Fördermaßnahme Basistechnologien.

Feuerball
In Methangas steckt nicht nur viel Energie.

ECOX: Chemo- und Biokatalyse vereinen

Chemische und biologische Synthesen erfordern oft ganz unterschiedliche Temperaturen und Reaktionsbedingungen. Das über drei Jahre geförderte Kooperationsprojekt „ECOX – Enzymatisch-chemokatalytische Oxidationskaskaden in der Gasphase“ zielt darauf ab, chemische und biologische Prozesse erstmals zu koppeln, um aus Methangas energie- und ressourcenschonend Ameisensäure, Methanol und Methylformiat herzustellen – wichtige Grundchemikalien für die Chemieindustrie.

Bernsteinsäuremolekül
Der Produktionsprozess von Bernsteinsäure soll als Modell dienen, um künstliche Gen-Schalter zu testen.

Bioproduktion flexibler gestalten

Biotechnologische Produktionsprozesse sind bislang oft wenig flexibel: Häufig werden Mikroben gentechnisch so optimiert, dass sie nur unter ganz bestimmten Bedingungen eine maximale Produktausbeute liefern. Mangelnde Flexibilität ist dann problematisch, wenn die Zellen unter anderen Bedingungen produzieren als wachsen, wenn giftige Produkte entstehen oder wenn das Produkt den Prozess hemmt. Im Rahmen des Tandemprojektes „Dynamische Prozessoptimierung in der Biotechnologie“ entwickeln Katja Bettenbrock vom Max-Planck-Institut für Dynamik komplexer Systeme in Magdeburg und Andreas Kremling von der Technischen Universität München mit Hilfe von Computersimulationen gentechnisch veränderte Coli-Bakterien, deren Stoffwechsel sich während der Produktion umschalten lässt.

Kieselalge
Kieselalgen stellen Kalkblättchen her, die für die Bauindustrie als Zusatzstoffe sehr interessant sind.

ZeBiCa2: Kalkpartikel aus Kieselalgen kontrolliert formen

Verbundmaterialien aus komplex aufgebauten Biomineralen und organischen Molekülen versprechen vielfältige Anwendungen in Medizin, Lebensmittelbranche und Industrie. Bislang werden weitgehend "ungeformte" Partikel durch Ausfällen oder Vermahlen von Mineralien oder aus Lagerstätten von Kieselalgen gewonnen. In dem Kooperationsprojekt ZeBiCa2 geht es erstmals darum, biotechnologische Produktionsverfahren zu entwickeln, um die Mineralisierung hochkomplexer dreidimensionaler Kalkstrukturen durch die Meeresalge Emiliania huxleyi biotechnologisch zu steuern und industriell zu nutzen.

Nanopartikel+Bakterien= neue Materiealien und neue Medikamente
Das Zusammenbringen von Bakterien und Nanopartikeln soll bislang unentdeckte Fähigkeiten von Mikroorganismen offenbaren.

Bactocat: Mikroben mit Metallpartikel-Toleranz gesucht

Viele Mikroorganismen sind Überlebenskünstler. Manche verfügen über ganz erstaunliche Fähigkeiten, die ihnen helfen, selbst mit den widrigsten Umwelteinflüssen klarzukommen. Das macht sie auch zu potenziellen Lieferanten neuer Wirk- und Werkstoffe. Michael Köhler, Leiter des Fachgebiets Mikroreaktionstechnik an der Technischen Universität Ilmenau, sucht im Verbund-Projekt „Bactocat“ Zellen mit besonders hartnäckigen Eigenschaften: Die Forscher haben es auf Metallnanopartikel- und Schwermetall-tolerante Mikroorganismen abgesehen.

  Membrankapseln mit Enzymen
Membrankapseln mit Enzymen im Inneren, mit deren Hilfe sich zellfrei Feinchemikalien herstellen lassen.

Synthetische Reaktionsräume für Enzyme einrichten

Zellen sind wie Fabriken in verschiedene Reaktionsräume unterteilt, in denen bestimmte Schritte eines Produktionsprozesses ablaufen. Ließen sich solche Reaktionsräume im Labor herstellen, wäre das ein erster Schritt auf dem Weg zur künstlichen Minimalzelle, die nur mit dem absolut nötigsten Inventar ausgestattet ist. Die Biotechnologin Kathrin Castiglione will solche Reaktionsräume im Labor herstellen, um damit in Zukunft Feinchemikalien zellfrei im großen Maßstab zu produzieren. Dazu baut sie am Lehrstuhl für Bioverfahrenstechnik der Technischen Universität München eine für die nächsten vier Jahre finanzierte Nachwuchsgruppe im Rahmen der Fördermaßnahme „Basistechnologien“ auf.

Antikörper, Medikamente, Chromobodies
Alpakas gehören zu den Kameliden, die besonders kleine Antikörper besitzen.

GO-Bio: Mit leuchtenden Mini-Antikörpern auf den Markt

Zellstrukturen mit Mini-Antikörper aus Lamas zum Leuchten bringen - das war das Konzept, mit dem sich Ulrich Rothbauer 2007 beim GO-Bio-Wettbewerb des BMBF bewarb. Mittlerweile ist die Firma Chromotek erfolgreich auf dem globalen Markt unterwegs.

Rinderzucht Sonnenbrille für Kühe
Die dunklen Augenringe des Fleckfiehs bieten einen natürlichen Schutz vor UV-Stralen und Augenkrebs.

Rinderzucht: Die Sonnenbrille für Kühe

Das Fleckvieh-Rind hat eigentlich einen rein weißen Kopf. Tiere mit braunem Fell um die Augen sind jedoch besser vor UV-Strahlen und Krebs geschützt. Genetiker im Forschungscluster Synbreed haben das Vererbungsmuster der dunklen Augenringe entschlüsselt.

Hörsaal des Robert-Koch-Forums
35 Projekte mit Zukunftspotenzial für neue biotechnologische Verfahren wurden im Hörsaal des Robert-Koch-Forums präsentiert.

35 Forschungsprojekte zur Biotechnologie der Zukunft gestartet

Das Fundament legen für die Entwicklung biotechnologischer Produktionsverfahren der Zukunft: Das will die Fördermaßnahme "Basistechnolgien für eine nächste Generation biotechnologischer Verfahren" erreichen, die das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) 2011 gestartet hat. In den kommenden Jahren werden 35 interdisziplinäre Projekte mit insgesamt 42 Millionen Euro gefördert. In den ehrwürdigen Gemäuern des Robert-Koch-Forums trafen sich am 12. Dezember in Berlin die Projektleiter , um ihre Vorhaben einander vorzustellen. Sie reichen thematisch von der Bioelektrochemie über die Synthetische Biologie bis hin zur lichtgetriebenen Stoffproduktion.

Laborroboter
Laborroboter-Plattformen können innerhalb von Stunden tausende Stoffe überprüfen.

Biotechnische Prozesse automatisieren

Fünf bis acht Jahre dauert es bisher, Bioverfahrensprozesse zu entwickeln. Unternehmen und akademische Forscher wollen im Verbundprojekt "AutoBio" Teilschritte in der Entwicklung stärker automatisieren - und damit Zeit und Kosten sparen.

Palmkerne zur herstellung von Tensiden.
Palmkernöle und Kokosfett könnten die Lieferanten für die umweltschonenden Inhaltsstoffe sein.

Waschkraft aus Palmkernöl

Ein Forscherverbund im Biotechnologie-Cluster CLIB2021 versucht, mit Hilfe von Mikroben und Enzymen aus pflanzlichen Fetten und Ölen sogenannte Tenside zu gewinnen. Diese waschaktiven Inhaltsstoffe sind in der Kosmetikindustrie gefragt.

Netzhaut-Chip
Ein Netzhaut-Chip, eingesetzt in der Retina eines Patienten.

Lichtblick mit dem Netzhaut-Chip

Mit mikroelektronischen Netzhaut-Implantaten Blinden ein Stück Sehfähigkeit zurückgeben, das versucht die Retina Implant AG im württembergischen Reutlingen.

Wissenschaftlerinnen im Labor
In Tübingen entwickeln Wissenschaftler einen Histamin-Schnelltest, der das Risiko auf allergische Reaktionen verringern soll.

Mit Teststäbchen zum Sektempfang

Rotwein, Käse, Tomaten - wer allergisch auf Histamine reagiert, macht um solche Köstlichkeiten im Zweifelsfall besser einen Bogen. Am NMI Tübingen wird jetzt an einem Schnelltest gearbeitet, den man einfach ins Weinglas tunken kann.

Pflanzliches Enzym P450
Das Projekt Aelmon möchte das pflanzliche P450-Enzym industriell nutzbar machen.

Pflanzen-Enzyme für die industrielle Produktion

Eine besondere Klasse pflanzlicher Enzyme für den großindustriellen Einsatz verfügbar machen - dieses Ziel verfolgt ein Verbund aus Forschungseinrichtungen und Unternehmen aus grüner und weißer Biotechnologie.

Sonnenblumenfelder wie dieses sind in Deutschland selten geworden.

Das Comeback der Sonnenblume

Um die Sonnenblume effizienter als Ölpflanze nutzbar zu machen, erforschen Wissenschaftler der Universität Hohenheim neue züchterische Möglichkeiten, wie sich die prächtigen Gewächse besser vor Krankheiten schützen lassen.

C. glutamaticum
Rasterelektronenmikroskopische (REM) Aufnahme von C. glutamicum, in Fehlfarben dargestellt.

Fitnessprogramm für eine altgediente Mikrobe

Corynebacterium glutamicum wird seit vielen Jahren in der industriellen Biotechnologie genutzt. Die Wissenschaftler des FlexFit-Projekts wollen mithilfe molekularer Tricks noch mehr aus dem Bakterium herausholen.

Forscher aus acht Frauenhofer-Instituten
Zu dem Statusseminar "Zellfreie Bioproduktion" trafen sich Forscher aus allen acht beteiligten Fraunhofer-Instituten.

Energieschub für die zellfreie Bioproduktion

Eiweiße nach Wunsch für industrielle Anwendungen zusammenzubauen, das ist das Ziel des Verbundprojekts „Biomoleküle vom Band“, das die Fraunhofer-Gesellschaft im vergangenen Jahr gestartet hat.  Es ist gleichzeitig die erste konkrete Fördermaßnahme im Strategieprozess. Nun trafen sich die Forscher des Konsortiums „Zellfreie Bioproduktion“ in Berlin, um eine erste Zwischenbilanz zu ziehen. Am 15. und 16. März wurde im Fraunhofer Forum diskutiert, wie gut die Zusammenarbeit zwischen Ingenieuren und Lebenswissenschaftlern angelaufen ist. Frank Fabian Bier vom Fraunhofer-Institut für biomedizinische Technik in Potsdam (IBMT) äußerte sich sehr zufrieden mit dem bisherigen Verlauf. So sei es trotz der kurzen Zeit schon gelungen, die ersten wissenschaftlichen Erfolge zu erzielen. Zum Beispiel bei der Versorgung der zellfreien Systeme mit Energie.

Gerstenzüchtung: Resistenzgene aus der Verwandtschaft

Gerste besser vor Krankheitserregern wappnen - das ist das Ziel des Forscherverbunds mit dem Namen TRANS-BULB. Im Julius Kühn-Institut (JKI) in Groß Lüsewitz fahnden Forscher im Erbgut der Gerstenwildart Hordeum bulbosum nach bisher unbekannten Resistenzgenen. Mit ihrer Hilfe sollen dereinst widerstandsfähigere Pflanzen gezüchtet werden. 

Bakterienstämme im Labor

Mit molekularer Diät zur Höchstleistung

Forscher des Clusters Biokatalyse 2021 trimmen Bakterien für die biotechnologische Produktion. Dafür verordnen sie den Mikroorganismen eine genetische Schlankheitskur.

Zimtsäurefermenter
Fermenter zur Vermehrung der Hefen und Herstellung der Zimtsäure.

Mit Zimtsäure gegen Bazillen

Die schlewsig-holsteinische Firma "E-nema Gesellschaft für Biotechnologie und biologischen Pflanzenschutz" hat einen Weg gefunden, das natürliche Konservierungsmittel Zimtsäure biotechnisch herzustellen. Die wichtige Substanz wird vor allem in der Kosmetikindustrie eingesetzt.