AG Biopolymere

1. Polyhydroxyalkansäuren (PHA)

Arbeitsgruppenleiter: Dr. Gisela Mothes

Polyhydroxyalkansäuren sind biologisch abbaubare thermoplastischen Polymere, die von Bakterien unterschiedlicher taxonomischer Spezifikation akkumuliert werden. Der bekannteste und verbreitetste Vertreter ist Polyhydroxybuttersäure (PHB). Diese Polyester weisen eine Reihe weiterer sehr interessanter Eigenschaften auf. Sie können aus nachwachsenden Rohstoffen erzeugt werden, besitzen eine sehr geringe Sauerstoffdurchlässigkeit, sind wasserbeständig und biokompatibel. Daraus ergeben sich vielfältige Anwendungsmöglichkeiten, z.B. im Verbund mit anderen Werkstoffen oder in der Medizin. Die Arbeitsgruppe befasst sich mit effektiven Methoden der biotechnologischen Erzeugung von PHA. Durch die Synthese von Copolymeren mit 3-Hydroxyvaleriansäure, 4-Hydroxybuttersäure können Polymere unterschiedlicher mechanischer Eigenschaften erzeugt und für Interessenten als Muster bereitgestellt werden. Die Fermentation erfolgt sowohl im fed-batch als auch in ontinuierlicher Betriebsweise und ist bis zum 500-Liter Maßstab erprobt worden.

Projekte:

Entwicklung von geeigneten Werkstoffen aus Polyhydroxyalkanoaten für die Beschichtung von Naturwerkstoffen
LfUG

Autologer Gewebeersatz durch mesenchymale Stammzellen und biofunktionalisierte Polymer-Scaffolds
SMWK

Biotechnologische Herstellung von Copolymeren definierter Zusammensetzung
UFZ

Beschreibung und Optimierung zweistufiger kontinuierlicher Produktsynthesen mit heterogener Zellpopulation
UFZ

Mikrobielle Produktsynthesen
SMWK

Biopolymere auf Basis von Polyhydroxyalkanoaten (PHA) – Gewinnung von PHB aus Abfall – Glycerin der Biodieselproduktion – BioPro
BASF

2. Chitosan

Arbeitsgruppenleiter: Dr. Jelka Ondruschka

Chitosan ist ein natürliches Polysaccharid – biologisch abbaubar, biokompatibel, nicht toxisch und ein guter Filmbildner. Aufgrund der Löslichkeit von Chitosan lässt es sich chemisch modifizieren und in verschiedene Anwendungsformen (Fasern, Folien, Kapseln Beschichtungen) überführen. Das Einsatzgebiet von Chitosan reicht von der Abwassertechnik bis zur Herstellung von Spezialprodukten in der Medizin. Gegenwärtig wird das Chitosan weltweit ausschließlich durch Deacetylierung von Chitin aus Krabbenschalen gewonnen. Da die Verfügbarkeit von Chitin saisonbedingt und somit begrenzt ist, kommt Pilzen als Quelle für Chitin zur Chitosanproduktion wachsende Bedeutung zu. Die Zellwand der Deuteromyceten, hierzu gehören nahezu alle industriell genutzten Antibiotika- und Enzymproduzenten, besteht im wesentlichen aus Chitin. Dieser Rohstoff kann extrahiert und durch chemische oder enzymatische Deacetylierung in Chitosan umgewandelt werden. Um den Fermentationsprozeß zur Gewinnung von Chitosan wirtschaftlich zu gestalten, werden Pilzmycelien aufgearbeitet, die als Nebenprodukt bei der Gewinnung von Enzymen und Antibiotika anfallen. Zukünftig soll auch der Einsatz von preiswerten Substraten (Dünnschlempe aus Brennprozessen, Sulfitablauge aus der Papier-herstellung) zur Fermentation von Chitosan aus Pilzen untersucht werden.

Projekte:

Untersuchungen zur Gewinnung von Chitosan aus Pilzmycelien der Enzymproduktion
FNR

Herstellung pilzlichen Chitosans zu Testzwecken für die Applikation (FNR/ BMVEL)
FNR/ BMVEL

Untersuchungen zur Entfernung von 17ß-Östradiol aus Wässern mittels Pilz-Chitosan (SAB)
SAB