Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Gläserner Bioprozess durch Analyse der Atemluft von Mikroorganismen

09.01.2013
ForscherInnen des Austrian Centre of Industrial Biotechnology (acib) haben eine revolutionäre Methode entwickelt, die Abluft jener Mikroorganismen in Echtzeit zu untersuchen, die Wirkstoffe für die Pharmaindustrie herstellen. Damit kann man nicht nur Bioprozesse einfacher verbessern, sondern das Auftreten von Problemen sofort erkennen und schnell gegensteuern. So steigt die Sicherheit bei pharmazeutischen Produkten.

Unsere Atemluft gibt noch viel mehr Informationen preis als nur über die Getränke bei der letzten Feier. Sie lässt sogar Rückschlüsse auf die Befindlichkeit zu. Bei Menschen sind dank empfindlichster Analysegeräte etwa Krebssignale in winzigsten Spuren in der Atemluft zu finden. Eine Zigarette hinterlässt noch eine Woche nach dem Rauchen Spuren in der ausgeatmeten Luft.


Neue Prozessanalyse für Biotechnologie entwickelt
acib

Nicht nur Menschen atmen, auch Mikroorganismen machen das. Die empfindliche Analyse der Luftbestandteile funktioniert nach mehrjähriger, gemeinsamer Forschung von acib und dem Tiroler Firmenpartner Ionimed nun auch bei der „Atemluft“ von Mikroorganismen. Der Gesundheitszustand von Bakterien oder Hefen, die in einem Fermentationskessel gezüchtet werden, damit sie Wirkstoffe herstellen, lässt sich nun erstmals in Echtzeit beobachten. „Die Analyse spürt einzelne Stoffe auf, die im direkten Zusammenhang mit dem Stoffwechsel der Zelle stehen“, erklärt Gerald Striedner, acib-Projektleiter an der Universität für Bodenkultur Wien (BOKU). Mit dieser Information können Prozesstechniker schnell in das Produktionsverfahren eingreifen, wenn etwas nicht nach Plan läuft. Denn verhindert man eine Überstrapazierung der Zellen, unterbindet man gleichzeitig, dass sie zu wenig oder gar minderwertige Produkte herstellen. Projektmitarbeiter Markus Luchner bekam für seinen Beitrag unlängst den INiTS-Award 2012 verliehen.

„Die Herausforderung lag in der Entwicklung einer Technik, welche die strengen Prozessauflagen der Pharmaindustrie einhält und gleichzeitig die „Atemluft“ möglichst unverändert zum Messgerät führt“, so Rene Gutmann vom acib-Partnerunternehmen Ionimed. Das Analysegerät – ein hoch empfindliches Protonentransfer-Massenspektrometer – muss mit dem sterilen Produktionskessel verbunden sein, ohne dass es zu Infektionen kommen kann. Außerdem muss die Information in der Abluft unverändert bis zur Analyse gelangen, weil sonst keine verlässlichen Aussagen möglich sind. Zu diesem Zweck wurde von den Forschern im acib-Verbund ein Interface zwischen Fermenter und Analysengerät entwickelt. Damit ist erstmals auch die Analyse von industriellen Fermentationsprozessen möglich, in denen mehrere 1000 Liter an Fermentationsmedium samt Mikroorganismen kultiviert werden, ohne in den sterilen Bereich eingreifen zu müssen.

Die Sicherheit bei der Herstellung von pharmazeutischen Wirkstoffen steigt, während die Kosten sinken, weil Produktionsausfälle verhindert werden können und sich die Prozesse auf Basis der Aussagen über den Zellstoffwechsel unmittelbar verbessern lassen. Bisher musste man für die Prozesskontrolle Proben ziehen, diese aufarbeiten und analysieren; eine im Vergleich langsame und aufwändige Methode. „Diese neue Technologie unterstreicht einmal mehr die Innovationsleistung in der österreichischen Biotechnologie“, freut sich acib-Geschäftsführer Anton Glieder. Diese Innovationsleistung wurde unlängst mit dem INiTS A-ward 2012 in der Kategorie Life Science belohnt. Der Preis ging an acib-Forscher Markus Luchner dafür, dass die bisher übliche „Trial and Error-Methode“ im Fermentationsbereich nun durch eine fundierte Analyse ersetzt werden kann.

So funktioniert die PTR-MS
Die PTR-MS-Methode kann dutzende flüchtige Produkte aufspüren, die während einer Fermentation von den Mikroorganismen „ausgeatmet“ werden, darunter Azeton, Azetaldehyd, Indol, Isopren, Ethanol oder Methanol. Atmet etwa Escherichia coli (die im Biotechnologiebereich am meisten genutzte Bakterienart) in einer Fermentation winzige Spuren von Azetaldehyd aus, ist das ein Hinweis darauf, dass nicht mehr der gewünschte Zuckerabbau vollzogen wird (samt der Herstellung des Zielprodukts), sondern die Mikroorganismen auf eine unerwünschte Stoffwechselart (Säurefermentation) gewechselt haben. Auf Basis der Ergebnisse der Abluftanalyse lässt sich der Prozess wieder in die richtige Richtung lenken.
Über acib
Das Austrian Centre of Industrial Biotechnology (acib) ist das österreichische Kompetenzzentrum für industrielle Biotechnologie mit Standorten in Graz, Innsbruck, Tulln und Wien. Es ist ein Netzwerk von zehn Universitäten und mehr als 30 Projektpartnern, darunter bekannte Namen wie BASF, DSM, Sandoz, Boehringer Ingelheim RCV, Jungbunzlauer, F. Hoffmann-LaRoche, Novartis, VTU Technology oder Sigma Aldrich. Eigentümer sind die Universitäten Innsbruck und Graz, die TU Graz, die Universität für Bodenkultur Wien sowie Joanneum Research.

Beim acib forschen und arbeiten rund 190 Beschäftigte an mehr als 40 Forschungsprojekten. Das Budget bis 31.12. 2014 macht ca. 60 Mio. Euro aus. Öffentliche Fördermittel (58% des Budgets) bekommt das acib von der Forschungsförderungsgesellschaft der Republik Österreich (FFG), der Standortagentur Tirol, der Steirischen Wirtschaftsförderung (SFG) und der Technologieagentur der Stadt Wien (ZIT).

Das Kompetenzzentrum acib – Austrian Centre of Industrial Biotechnology – wird im Rahmen von COMET – Competence Centers for Excellent Technologies durch das BMVIT, BMWFJ sowie die Länder Steiermark, Wien und Tirol gefördert. Das Programm COMET wird durch die FFG abgewickelt.

Thomas Stanzer | idw
Weitere Informationen:
http://www.acib.at

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Zirkuläre RNA wird in Proteine übersetzt
24.03.2017 | Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft

nachricht Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen
24.03.2017 | Universität Bayreuth

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Förderung des Instituts für Lasertechnik und Messtechnik in Ulm mit rund 1,63 Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise

TU-Bauingenieure koordinieren EU-Projekt zu Recycling-Beton von über sieben Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise