Bioprozesstechnik
Forschung TH Wildau
Prof. Dr. rer. nat. Franz-Xaver Wildenauer

Bioprozesstechnik

Studiengang Biosystemtechnik/Bioinformatik

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? Was ist Bioprozesstechnik ?

 

Die Bioprozesstechnik beinhaltet Aspekte der Biochemie, der Zell- und Molekularbiologie, und baut auf den Grundlagen der Verfahrenstechnik auf. Sie stellt mit Hilfe lebender Mikroorganismen oder Teilen davon, chemische oder biologische Substanzen her oder ersetzt traditionelle chemische Prozesse.

 

Seit den 70´er Jahren eröffnen die Methoden der Molekularbiologie neue ungeahnte Möglichkeiten durch gentechnische veränderte Organismen und Hybridomazellen neue Enzyme, therapeutische Proteine und Antikörper, oder durch veränderte Stoffwechselwege neue Biochemikalien zu gewinnen.

 

Heute stehen nicht nur gentechnisch veränderte Bakterien und Pilze sondern durch Fortschirtte in der Steriltechnik, neue Analyseninstrumente und verbesserte Nährmedien auch tierische und pflanzliche Zellkulturen zur Verfügung.

 

Dabei sind unsere Kenntnisse in der Physiologie und Genetik sind ebenso schnell angewachsen wie über die Funktion der Enzyme und Antikörper. Neue biologische Katalysatoren wie Ribozyme, katalytische Antikörper und modifizierte Enzyme sind die interessanten Werkzeuge zur Gewinnung der therapeutischen Wirkstoffe, und der technischen Materialien von Morgen

 

So gesehen begann die Bioprozesstechnik mit der Vergärung von Trauben, der Nutzung von Hefe zum Brotbacken oder der Herstellung von Käse. In der jüngsten Vergangenheit kamen die Gewinnung von Antibiotika und industriellen Enzymen, von organischen Lösemitteln und Säuren, sowie neue Verfahren in der Umwelttechnik hinzu.

 

Wo kommt dieses Fach vor?

 

Das Studienfach Bioprozesstechnik baut auf Kenntnissen der Biochemie und der Zell- und Molekularbiologie auf.

 

In den Fächern Bioreaktionstechnik (5. Sem) und Bioprozess-technik (6.Sem) des Bachelor Studienganges sind die Hauptthemen:

  • Biokatalyse und Enzymkinetik
  • mikrobielles Wachstum und Produktbildung
  • Bioreaktordesign
  • Fermentationstechnik und Produktgewinnung

Im Masterstudiengang werden die Kenntnisse weiter vertieft. Wierzu werden folgende Fächer angeboten: Zelluläre Regulation, Biomaterialien, Zellkulturtechnik, Versuchsplanung und Versuchsoptimierung.

Biokatalyse und Enzymkinetik

 

Arbeitsgebiete

 

Die Arbeitsgebiete des Labors für Bioprozesstechnik im Studiengang sind vor allem anwendungsbezogen und querschinttsorientiert. Daher ergeben sich die Projekte aus der Zusammenarbeit mit Unternehmen und anderen Forschungseinrichtungen.

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Laborbereich: Bioprozesstechnik

Laborpraktika in den Fächern:

  • Bioreaktionstechnik und Bioprozesstechnik im Studiengang Biosystemtechnik/Bioinformatik
  • Fermentationstechnik und Aufarbeitungstechnik im Studiengang Verfahrenstechnik mit Schwerpunkt Bioverfahrenstechnik

Ausserdem Durchführung von Forschungs- und Entwicklungsarbeiten mit Partnerunternehmen aus der Industrie im Rahmen von Förderprojekten

Funktion und Ausstattung:

Untersuchungen zur Wachstumskinetik:

  • 3 Bench-Top-Fermenter mit 5L Arbeitsvolumen 
    mit Temperatur-, pH-Wert- und Sauerstoff-Messung und -Regelung, waagengesteuerte Dossage von Additiven wie Säure, Lauge, Antischaum und Nährlösung, PC basierte Prozessdokumentation

Scale-up von Fermenationspozessen und Gewinnung von Zellmasse:

  • 1 Stahlfermenter mit 30L Arbeitsvolumen
    mit Temperatur-, Druck-, pH-Wert- und Sauerstoff-Messung und -Regelung, waagengesteuerte Dossage von Additiven wie Säure, Lauge, Antischaum und Nährlösung, PC basierte Dokumentation
  • 1 Vorlagetank 200L autoklavierbar zur Durchführung von Fed-Batch und Contiprozessen
  • Dokumentation des Fermentationsverlaufs: 
    (Abgasanalytik: CO2 und O2, online Bestimmung von Glucose und
    anderen Substanzen mit Biosensoren)
  • Gewinnung von Zellmasse (Erntezentrifuge und Membranfiltrationsanlage)
  • Zellaufschluss (kontinuierlich arbeitender Hochdruckhomogenisator)

Aufarbeitung von Biomolekülen

  • Kühlraum mit Chromatographieanlagen
  • Konservierung (Gefriertrocknungseinheit, Tiefkühlschrank - 80°C) 

 

Laborbereich: Mikrobiologie und Biochemie

Veranstaltungen im Labor:

Laborpraktika in den Fächern: Mikrobiologie und Zellbiologie

 

Funktion und Ausstattung:

Die Ausstattung der Laborräume ermöglicht die Durchführung sämtlicher wichtiger Arbeiten zur Gewinnung und Untersuchung von Mikroorganismen (Bakterien, Hefen, Schimmelpilze):

  • Anreicherung und Isolation von Mikroorganismen (Sterilarbeitsbänke)
  • Zubereitung und Abfüllung von sterilen Nährlösungen (Reinstwasseranlage, Sterilfiltrationseinheiten und Autoklaven)
  • Mikroskopie (Phasenkontrast- und Floureszenzmikroskopie mit Bildverarbeitung)
  • Automatische Zellzahlbestimmung (Coulter Counter)
  • Biochemischer Nachweis der Stoffwechselaktivität durch Nachweis von Synthese oder Abbau von Substanzen (HPLC)
  • Aufschluß von Zellen (Kugelmühle, Ultraschallzelle)
  • Konzentrierung von Zellen (Laborzentrifugen, Membranfiltration)
  • Untersuchungen zur Wachstumskinetik (Biophotometer, Thermobäder etc.)

 
Weiterhin können biochemische Untersuchungen durchgeführt werden:

  • Enzymkinetik (Photometer und Temperiereinheiten)
  • Microplattentechnik (Reader für Absorption, Lumineszenz und Fluoreszenz)

 

Forschungs- und Kooperationsprojekte BioprozesstechnikBereich öffnenBereich schließen

Gegenwärtig bearbeitete Themen

  • Photobioreaktor
  • Biophotonic Combined Energy Systems
  • Aquaponikanlagen
  • Algeninhaltsstoffe

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Tel.: +49 3375 508 148
Mail: franz.wildenauer@th-wildau.de
Web: http://www.tfh-wildau.de/fwilden
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