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Im DFG Schwerpunktprogramm DiSPBiotech (SPP 1934) haben sich Ingenieure und Naturwissenschaftler die Aufgabe gestellt Dispersitäts-, Struktur- und Phasenänderungen von Proteinen und biologischen Agglomeraten in biotechnologischen Prozessen zu untersuchen. Die Ausbeute bei einer biotechnologischen Produktion, insbesondere von hochmolekularen komplexen Biomolekülen, hängt insbesondere von den mechanischen, thermischen und stofflichen Beanspruchungen durch die Prozessumgebung ab. Die Untersuchung der Beanspruchungen soll auf drei Skalen erfolgen. Auf molekularer Ebene können die Tertiärstrukturen von Proteinen verändert und somit ihre Funktionsfähigkeit beeinträchtigt werden. Aber auch auf Ebene von Proteinaggregaten, wie beispielsweise Virus Like Particles (VLPs) oder Proteinkristallen, können durch die Prozessumgebung Schädigungen hervorgerufen werden. Die dritte Größenordnung, bei der sich der Einfluss der Prozessumgebung sehr deutlich zeigt, ist die Ebene von Zellen und Zellaggregaten. Hier ist die Nährstoffversorgung, und somit die Produktivität in einem biotechnologischen Prozess stark von der Morphologie der kultivierten Zellverbände abhängig. Die biotechnologische Prozesskette, in deren Rahmen sich die im Schwerpunktprogramm angesiedelten Projekte bewegen, umfasst neben der Kultivierung auch die Aufarbeitung und Formulierung zu einem Produkt (siehe Abbildung).

Zusammenfassend sollen im Rahmen des SPP innovative analytische und numerische Methoden für die Untersuchung und Beschreibung biotechnologischer Prozesse auf Protein-, Bioagglomerat- und Prozessumgebungsebene entwickelt, etabliert und eingesetzt werden. Dies wird eine erheblich bessere Kenntnis und Vorhersage der Wirkung von mechanischen, chemischen und thermischen Wechselwirkungen auf die Denaturierung der Proteine entlang der Prozesskette sowie die Bildung und Struktur der Bioagglomerate und damit die Ausbeute und Qualität der Produkte erlauben.