Bioprozessentwicklung

Die primäre Aufgabe des Biotechnikums ist die Prozessentwicklung sowie Skalierung mikrobieller Systeme. Häufig werden Verfahren für die Bildung von Wirk- und Wertstoffe entwickelt, die am HKI entdeckt worden sind, um weiterführenden Analysen und Experimente mit diesen Stoffen zu ermöglichen. Aber auch externe Partner aus Industrie und Wissenschaft besitzen hier die Möglichkeit,  ihre grundlagenwissenschaftlichen Erkenntnisse auf eine neue Stufe in Richtung Anwendung zu heben. Zu diesem Zweck können flexibel vollständige Prozessketten vom Ausgangsstoff bis zum aufgereinigten Endprodukt vom L bis zum m³-Maßstab realisiert werden. 

Ausstattung

Die Ausstattung des Biotechnikums ermöglicht es, Prozesse von der µL-Mikrotiterplatte bis zum m³-Bioreaktor zu skalieren. Sie umfasst dabei zwei BioLector-Einheiten um das Screening in Mikrotierplatten durchzuführen, sowie eine spezielle µ-Fluidik-Technologie, mit der gezielt einzelne Zellen und Mischkulturen untersucht und vermehrt werden können. Um eine Verfahrensentwicklung im Rührkessel zu ermöglichen und um ggf. größere Mengen herstellen zu können, verfügt das Technikum über zahlreiche Reaktorsysteme mit bis zu 4,5 m³ Reaktorvolumen, die im Batch, Fed-Batch, parallel, kontinuierlich oder als Kaskade betrieben werden können.

Für die weiterführende Aufreinigung stehen Zentrifugen, Tellerseparatoren, Membranmodule, Rektifikations- und Destillationskolonnen, Rotationsverdampfer etc., sowie verschiedene Chromatografie-Verfahren in verschiedenen Maßstäben zur Verfügung. In explosionsgeschützten Räumlichkeiten kann ein breites Spektrum an Extraktionsprozessen realisiert werden.

Das Technikum wird von einem festen Team aus Technikern, Ingenieuren und Naturwissenschaftlern betrieben.

Forschungsschwerpunkt

Derzeit werden primär aerobe Prozesse mit Reinkultursystemen entwickelt. Daneben spielen zunehmend anaerobe Verfahren und Mischkulturprozesse eine größere Rolle. Weiterhin sind viskose Systeme, sei es durch viskose Produktbildung, filamentöses Wachstum oder durch ein Feststoffsubstrat, von besonderem Interesse.

Kontakt: lars.regestein@leibniz-hki.de

Mitarbeiter*innen

Bettina Bardl
Patrick Berthel
Karin Burmeister
Michael Cyrulies
Uwe Knüpfer
Gudrun Krauter
Karin Martin
Klaus-Dieter Menzel
Michael Meyer
Lucy Nisser
Gundela Peschel
Lars Regestein
Martin Roth
Jan Schönemann
Matthias Steinacker
Karsten Willing

Publikationen

Schmitz A, Kehraus S, Schäberle TF, Neu E, Almeida C, Roth M, König GM (2014) Corallorazines from the myxobacterium Corallococcus coralloides. J Nat Prod 77(1), 159-163.
Schütze E, Klose M, Merten D, Nietzsche S, Senftleben D, Roth M, Kothe E (2014) Growth of streptomycetes in soil and their impact on bioremediation. J Hazard Mater 267, 128-135.
Biermann M, Bardl B, Vollstädt S, Linnemann J, Knüpfer U, Seidel G, Horn U (2013) Simultaneous analysis of the non-canonical amino acids norleucine and norvaline in biopharmaceutical-related fermentation processes by a new ultra-high performance liquid chromatography approach. Amino Acids 44(4), 1225-1231.
Biermann M, Linnemann J, Knüpfer U, Vollstädt S, Bardl B, Seidel G, Horn U (2013) Trace element associated reduction of norleucine and norvaline accumulation during oxygen limitation in a recombinant Escherichia coli fermentation. Microb Cell Fact 12, 116.
Cao J, Kürsten D, Krause K, Kothe E, Martin K, Roth M, Köhler JM (2013) Application of micro-segmented flow for two-dimensional characterization of the combinatorial effect of zinc and copper ions on metal-tolerant Streptomyces strains. Appl Microbiol Biotechnol 97(20), 8923-8930.
Scherlach K, Sarkar A, Schroeckh V, Dahse HM, Roth M, Brakhage AA, Horn U, Hertweck C (2011) Two induced fungal polyketide pathways converge into antiproliferative spiroanthrones. Chembiochem 12(12), 1836-1839.
Huang X, He J, Niu X, Menzel KD, Dahse HM, Grabley S, Fiedler HP, Sattler I, Hertweck C (2008) Benzopyrenomycin, a cytotoxic bacterial polyketide metabolite with a benzo[a]pyrene-type carbocyclic ring system. Angew Chem Int Ed Engl 47(21), 3995-3998.
Li L, Sattler I, Deng Z, Groth I, Walther G, Klaus-Dieter Menzel G, Peschel S, Grabley W, Lin (2008) A-seco-oleane-type triterpenes from Phomopsis sp. (strain HKI0458) isolated from the mangrove plant Hibiscus tiliaceus. Phytochemistry 69(2), 511-517.
Li LY, Ding Y, Groth I, Menzel KD, Peschel G, Voigt K, Deng ZW, Sattler I, Lin WH (2008) Pyrrole and indole alkaloids from an endophytic Fusarium incarnatum (HKI00504) isolated from the mangrove plant Aegiceras corniculatum. J Asian Nat Prod Res 10(7-8), 765-770.
Li YQ, Huang XS, Ishida K, Maier A, Kelter G, Jiang Y, Peschel G, Menzel KD, Li MG, Wen ML, Xu LH, Grabley S, Fiebig HH, Jiang CL, Hertweck C, Sattler I (2008) Plasticity in gilvocarcin-type C-glycoside pathways: discovery and antitumoral evaluation of polycarcin V from Streptomyces polyformus. Org Biomol Chem 6(19), 3601-3605.