Lehrstuhl für Bioprozesstechnik

Im Fokus der Forschung des Lehrstuhls für Bioprozesstechnik ist die Entwicklung und Optimierung von Verfahren zur Produktion biologischer Wirkstoffe, insbesondere von Impfstoffen und rekombinanten Proteinen, die als Medikamente eingesetzt werden sollen. Daneben spielt die Analyse mikrobieller Gemeinschaften eine große Rolle. Mit Hilfe der Metaproteomanalyse wird die Zusammensetzung mikrobieller Gemeinschaften aus Biogasanlagen und Kläranlagen auf struktureller und funktioneller Ebene erfasst. Die gewonnenen Informationen werden genutzt, um die Interaktionen innerhalb dieser Gemeinschaften besser zu verstehen und die Ausbeute sowie die Produktivität der Prozesse erhöhen. Darüber hinaus wird geprüft, inwieweit Änderungen des Metaproteoms zur Früherkennung von Prozessstörungen von Anlagen genutzt werden können. Neben der Etablierung leistungsfähiger Methoden für die Proteinextraktion aus Reaktor- oder Umweltproben und der Bestimmung und Analyse der extrahierten Proteine mittels hochauflösender Massenspektrometrie, wird am Lehrstuhl im Rahmen des deutschen Netzwerkes Bioinformatik de.NBI der MetaProteomAnalyzer, eine spezifische Software für die Metaproteomanalyse, als Service für Wissenschaftler bereitgestellt und kontinuierlich weiterentwickelt.

Workflow

Abb. 1: Arbeitsablauf zur Metaproteomanalyse von Biogasanlagen.

Mit Blick auf die biotechnologischen Verfahren wird immer von einer ganzheitlichen und systemorientierten Betrachtung der biologischen Grundlagen und der Dynamik der jeweiligen Mikro- und Makroprozesse ausgegangen. Neben Fragen der Verfahrensgestaltung und Prozessführung sowie der mathematischen Modellierung wesentlicher (Teil-)Aspekte der untersuchten Prozesse, liegt das Augenmerk auf der anlagentechnischen Realisierung und der detaillierten Charakterisierung von Beispielprozessen im Labormaßstab. Beispielsweise wurden stöchiometrischer Netzwerkmodelle des Biogasprozesses mit Metaproteomdaten aus Laborbiogasreaktoren validiert.

Neben bioverfahrenstechnischen Themenstellungen erlauben die am Lehrstuhl etablierten Methoden der (Meta-)Proteomanalyse auch die Bearbeitung medizinischer Fragen.  Beispielsweise zeigen erste Analysen von Stuhlproben von Menschen das Potential, komplexe Krankheitsbilder wie entzündliche Darmerkrankungen mit nicht invasiven Methoden zu diagnostizieren. Unterschiede in der Differenzierung zwischen verschiedenen Krankheitsstadien könnten helfen, Therapieerfolge zu kontrollieren. Außerdem liefern die Daten wichtige Informationen, die zu einem besseren Verständnis der Krankheitsprozesse beitragen können.

Nahezu alle Forschungsthemen werden in Kooperation mit lokalen und internationalen Partnern aus Wissenschaft und Industrie durchgeführt. Dies betrifft insbesondere die enge Zusammenarbeit mit der Abteilung Bioprozesstechnik des Max-Planck-Institutes für Dynamik Komplexer Technischer Systeme in Magdeburg.

In Rahmen der Lehre werden neben Grundlagenfächern im Bachelor Studiengang „Biosystemtechnik“ neben Mikrobiologie, Bioverfahrenstechnik  und Modellierung von Bioprozessen zahlreiche ergänzende und vertiefende Spezialvorlesungen für die Masterstudiengänge der Fakultät für Verfahrens-und Systemtechnik angeboten. Unter anderem: Methoden der Proteinanalytik, Environmental Biotechnology und Cell Culture Engineering.

Letzte Änderung: 02.03.2020 - Ansprechpartner: Webmaster