Bioprozesstechnik
In der Bioprozesstechnik werden unterschiedliche Aspekte der Bioprozeßentwicklung bearbeitet. Neben der Kontrolle, Regelung und Optimierung von Kultivierungsprozessen von Bakterien, Pilzen und Säugerzellen werden Untersuchungen an enzymatischen Prozessen durchgeführt. Ein Teil der Laboratorien und das Technikum haben eine SI-Genehmigung, so dass Arbeiten mit rekombinanten Organismen dieser Sicherheitsstufe durchgeführt werden können. Zur Zeit werden Organismen zur Produktion von Antibiotika, diverser Enzyme, Nahrungsergänzungsmitteln, Cytokinen, Antikörpern und Impfstoffen eingehend studiert. Bioreaktoren (einschließlich Single-use-Systemen und Keramikhohlfaserreaktoren) bis zum 50 Liter Maßstab stehen zur Verfügung.
Zellkulturtechnik
Die Tierzellkultivierung wird zur Herstellung von Proteinen, Vakzinen und anderen biologisch aktiven Hochwertstoffen für die Anwendung in Diagnostik und Therapie und die Gentherapie studiert. Diese Zellen können entweder selbst das Produktionsziel sein (Gentherapie und Tissue Engineering) oder aber auch für die Produktion oder die Testung von biologisch aktiven Substanzen eingesetzt werden.
Für die Herstellung von Biopharmazeutika (Proteine, Antikörper) werden heute vorwiegend genetisch modifizierte Säugerzellen (CHO chinese hamster ovary, BHK baby hamster kidney), und Hybridomzellen eingesetzt. Die Kultivierung dieser Zellen ist aufwendig und erfordert hochspezielle Geräte und Methoden. Hierzu gehören die Entwicklung geeigneter Bioreaktoren, in denen die Zellen vermehrt werden, sowie die Optimierung der Kultivierungsbedingungen (Medienzusammensetzung, Temperatur, Scherstress etc.).
Tissue Engineering
Ziel des Tissue Engineering ist es, Gewebe- oder Organdefekte durch den Einsatz künstlich erzeugter Gewebe zu behandeln/heilen. Hierzu werden Zellen des entsprechend geschädigten Gewebes/Organs zunächst entnommen und in geeignete Kulturbehälter gebracht. Die Gewebezellen werden so außerhalb des Organismus (extracorporal) auf einer Biomatrix gezüchtet. Die Biomatrix dient als Stützgerüst und verleiht dem entstehenden Gewebekonstrukt die dreidimensionale Struktur. Nach erfolgter Vermehrung wird das künstliche Gewebe in den Defekt eingebracht. Optimaler Weise handelt es sich bei den Zellen um patienteneigenes "Material" (autologe Zellen). Der Einsatz von (adulten) Stammzellen rückt immer stärker in den Fokus der Forschung. Stammzellen können aus verschiedenen Quellen z.B. Knochenmark, Fettgewebe, Blut) gewonnen werden.
Downstream Processing
Das Downstream Processing ist einer der kostentreibenden Faktoren in der biotechnologischen Produktion. Die Adaption neuer Techniken oder alternativer Materialien steht hier im Fokus der Arbeiten. Filtrations-, Extraktions-, Chromatographie- und Membranadsorberverfahren stehen zur Verfügung. Industrielle Prozesse können vom Labor- bis in den Technikumsmaßstab abgebildet werden.
Die Aufarbeitungsverfahren werden hinsichtlich ihrer Eignung für individuelle Fragestellungen getestet, adaptiert und optimiert. Weiterhin werden neue Aufarbeitungstechnologien in enger Kooperation mit der Industrie entwickelt, wie z.B. partikelgängige Membranadsorptionsverfahren oder High Throughput Screening-Verfahren zur schnellen und präzisen Auffindung von Aufarbeitungsparametern. (mehr...)
Proteinchemie
Die biologische Aktivität von Proteinen wird stark von der Konformation beeinflusst. Bei der Herstellung biologisch wirksamer Proteine muß deshalb besonders auf die korrekte Faltung und deren Erhalt bei der Aufarbeitung geachtet werden.
Untersucht werden die Bildung von Proteinen in Pro- und Eukaryonten, deren Isolierung und Feinreinigung. Verschiedene Verfahren zur Darstellung löslicher Proteine und zur gezielten Renaturierung von in unlöslichen Form gebildeter Proteine werden studiert. Schwerpunkt der Forschung liegt in der Darstellung von Cytokinen und Impfstoffen (mehr...)
Bioanalytik
Bioanalytik ist nötig, um biotechnologische Prozesse zu verstehen, zu regeln und zu dokumentieren. Verschiedenste Analysesysteme (auch Chemo- und Biosensoren) werden entwickelt. Schwerpunkt ist die Entwicklung optischer Sensoren, wie optische Chemosensoren (pH- und pO2-Wert), spektroskopische Sensoren (Fluoreszenz, NIR und MIR) und mikroskopische Systeme (In-situ-Mikroskopie).
Die Arbeiten beinhalten die maßgeschneiderte Entwicklung von Methoden für die online- und offline-Analyse von Inhaltsstoffen und Prozessvariablen, je nach individueller Anforderung durch den betrachteten Bioprozess. Neben der Prozessanalytik werden weiterhin auch verschiedenste Assays für die Bestimmung von biologischen Aktivitäten, z.B. von Enzymen oder bioaktiven Peptiden entwickelt und etabliert. (mehr...)
Biochiptechnologie
Im Institut steht ein komplettes Affymetrix Chipsystem bestehend aus Affymetrix 427 Arrayer und Affymetrix 428 Arrayscanner zur Verfügung, und die DNA-Chiptechnologie wurde vollständig bis zur routinemäßigen Anwendung in Forschung und Diagnostik etabliert. Die Arbeiten zielen auf die Entwicklung von low- und medium-density Chips für die Bioprozesskontrolle ab. Es wurden murine und humane organspezifische DNA-Chips, ein humaner Tumorchip sowie ein zellzyklusspezifischer Hefechip entwickelt. Darüber hinaus werden auch Proteinarays unter Verwendung von Antikörpern oder hochspezifischer Aptameren entwickelt. Die Arbeitsgruppe verfügt über umfangreiche Erfahrungen im Expressionsprofiling, im Sondendesign, in der Datenauswertung und im Clustering, im pharmazeutischen Screening sowie in der Entwicklung und Optimierung neuer Chipoberflächen (mehr...)
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