Forschung
Forschungsschwerpunkte

Forschungsschwerpunkte am Institut für Technische Chemie

Am Institut für Technische Chemie (TCI) wird biotechnologische Forschung in allen Facetten betrieben. Dazu gehören die Tierzellkultivierung ebenso wie das Tissue Engineering, die mikrobielle Zellkultur und die Kultivierung von Mikroalgen. Weiterhin stehen Aufreinigung und bioanalytische Charakterisierung der Zielverbindungen im Fokus, ebenso wie die biosensorische Begleitung der Bioprozesse, um diese zu steuern und zu regeln.
Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Mikrosystemtechnik, um Bioprozesse im Kleinstmaßstab abzubilden, und dem 3D-Druck von Bauteilen für die Forschung. Weitere Arbeiten beschäftigen sich mit Photokatalyse, medizinischer Biotechnologie, der Digitalisierung im Laborbereich sowie der Bioinformatik.

Bioengineering

Der Forschungsschwerpunkt Bioengineering umfasst verschiedene Arbeitsgruppen und -bereiche, die unter Leitung von Prof. Scheper vielfältige Forschung betreiben. Dies reicht von der Tier- und Humanzellkultivierung in Up- und Downstream über die Sensorentwicklung bis hin zur Chiptechnologie und dem Biotesting. Aber auch Themen wie die Mikroalgenkultivierung oder die Materialentwicklung für medizinische Biotechnologie werden bearbeitet. Im Bereich Bioinformatik werden Aspekte der Datenverarbeitung von statistischer Versuchsplanung bis zur Bild- und Datenauswertung behandelt.
Der Forschungsbereich Bioengineering teilt sich in die Einzelschwerpunkte

Biomedizintechnik und Regenerative Medizin

Der Arbeitskreis Blume ist im Niedersächsischen Zentrum für Biomedizintechnik, Implantatforschung und Entwicklung (NIFE) angesiedelt. Er widmet sich dem „Biotesting“ von Materialien und Substanzen für die Anwendung in intelligenten Implantaten. Im Bereich Medizintechnik liegt der Schwerpunkt auf der Entwicklung von technischen Voraussetzungen für die Zellkultivierung für das „Tissue Engineering“. Ein wesentlicher Teil der erfolgreichen Gewebezüchtung liegt in der Auswahl, Konditionierung und Regulierbarkeit geeigneter Bioreaktoren. Im Bereich Regenerative Medizin werden dafür zellbiologische Grundlagen der Differenzierung anhand von mesenchymalen Stammzellen aus unterschiedlicher Zellquelle (Fettgewebe, Knochenmark) erforscht und weiterentwickelt.

Bioprozesstechnik

Der Forschungsschwerpunkt Bioprozesstechnik beinhaltet die mikrobielle Zellkultur in Up- und Downstream, Sensorik für das Monitoring und sämtliche anhängige Bioanalytik. Darüber hinaus beschäftigt sich die AG Beutel mit der Digitalisierung im Laborbereich, etwa zur bidirektionalen Kommunikation mit Laborgeräten oder zur Interaktion des Operators mit der digitalen Infrastruktur.

Mikrobielle Proteinproduktion

Wir beschäftigen uns mit verfahrenstechnischen und zellphysiologischen Aspekten der rekombinanten mikrobiellen Proteinproduktion. Hierzu gehören die Entwicklung von einfachen hochproduktiven Kultivierungsprozessen und die Aufarbeitung und Feinreinigung der rekombinanten Proteine. Dabei setzen wir als Wirtsorganismen vorwiegend Escherichia coli und Pichia pastoris ein, um komplexe multimere Proteine herzustellen, wie z.B. Wachstumsfaktoren und Protein-basierte Impfstoffe. Darüber hinaus beschäftigen wir uns mit der Zellphysiologie der rekombinanten Mikroorganismen, um mithilfe sogenannter „‘omic“ Technologien den „Störfaktor Proteinproduktion“ auf die „zelluläre Befindlichkeit“ besser verstehen zu können. Basierend auf diesen Erkenntnissen versuchen wir, die Prozesse und die Zellen hinsichtlich der erwünschten Produktquantität und -qualität zu optimieren.

Photokatalyse und Nano­technologie

Unsere Schwerpunkte: Reaktor- und Reaktionsentwicklung für die solare photokatalytische Behandlung von verunreinigter Luft und Wasser; mechanistische Untersuchungen bezüglich Oxidations- und Reduktionsprozessen in photokatalytsichen und photoelektrochemischen Systemen; Entwicklung von neuen und verbesserten Photokatalysatoren für die Solarkraftstoff-Synthese; Nutzbarmachung von Kohlendioxid und Wasser als Ressourcen für speicherbare Kraftstoffe.

Zellkultur- und Mikrosystemtechnik

Im Forschungsschwerpunkt „Zellkultur- und Mikrosystemtechnik“ wird an der Herstellung und Integration 3D-gedruckter mikrofluidischer Systeme und der Entwicklung innovativer Biosensorik für Anwendungen im Bereich der Zellkulturtechnik und Point-of-Care Diagnostik gearbeitet. Die im Emmy Noether-Programm geförderte Nachwuchsforschungsgruppe von Dr. Janina Bahnemann entwickelt Mikrosysteme mithilfe hochauflösender 3D-Drucktechnik, die im Bereich der Zellkulturtechnik zum Einsatz kommen. Ein wesentlicher Fokus liegt hierbei auf der Entwicklung neuer Aptamer-basierter Biosensoren für die Überwachung von Zellkultursystemen sowie dem Design, der Herstellung und der Integration eines neuen Lab-on-a-Chip Systems, welches einen kontinuierlichen, transienten Gentransfer in Wirtszellen für die flexible Produktion rekombinanter Proteine ermöglicht.