Life Science und Bioprozesse

Über Jahrmillionen hat die Natur biologische Systeme entwickelt und optimiert. Im Forschungsbereich Life Science und Bioprozesse nutzen wir diese bewährten Mechanismen, um das Funktionsspektrum von Polymeren zu erweitern. Unser Fokus liegt auf der Integration neuer biologischer Funktionen in Polymermaterialien.

Im Bereich der funktionalen Proteinsysteme wird Polymerforschung mit Biotechnologie in einzigartiger Weise kombiniert. Mit Hilfe chemischer, physikalischer und biotechnologischer Methoden werden biobasierte funktionale Bausteine in Polymere integriert und interaktive kolloidale Systeme entwickelt.

In der Abteilung Healthcare, Biomaterialien und Cosmeceuticals wird Polymerforschung mit Nanotechnologie und Grenzflächenchemie vereint, um neue Hightech-Materialien für die Medizintechnik bis zur Anwendungsreife zu entwickeln.

Biologische Bausteine und Bioprozessentwicklung werden mit Hilfe molekularbiologischer Methoden biologische Bausteine wie biobasierte Monomere und Proteine mit besonderen Funktionalitäten wie z. B. Strukturproteine und hydrophobe Proteine sowie Stämme und biotechnologische Verfahren zu deren Herstellung für den Labor- und Technikumsmaßstab entwickelt.

Haaranalytik

• Oberflächenbehandlung
  
• mechanische Analyse (Zug-Dehnungsverhalten im Klimaraum)
  
• Dimensionsanalyse über Laser scanning Micrometer
• Oberflächenanalyse mit Rasterkraftmikroskopie
   

Biologische Bausteine

• Metabolic engineering und Stammentwicklung proteinbasierter Bausteine
• Aufschluss biologischer Reststoffe
   

Biotechnologische Verfahren

• Fermentationsverfahren und Produktaufarbeitung
• Verwertung nachwachsender Rohstoffe

Funktionelle Biosysteme

• Proteinmodifizierung und immobilisierung
  
• ultradünne funktionale Schichten 
  
• (Bio-)responsive Polymere
   

Selbstassemblierungstechniken

• kolloidale Bausteine
• polymere Nanostrukturen
• Oberflächen-/Grenzflächen-getriebene Assemblierung
• funktionelle Beschichtungen
   

Entwicklung von Materialien für Life Science   

• Hydrogele, Polymerdispersionen
• »intelligente« Materialien für medizinische Anwendungen
• Implantate
• Wirkstoffsysteme, drug delivery systems
• Kosmetika
• mikrobiologische Untersuchungen

Die Arbeiten im Forschungsbereich Life Science und Bioprozesse überspannen eine breite Palette von Anwendungsfeldern. Wir entwickeln Verfahren, Materialien und Schlüsselsubstanzen für die Biotechnologie, für die chemische Industrie, für Textilien, Medizinprodukte, Pharmazeutika und Kosmetika sowie für Umwelt- und Nanotechnologien.

Zusätzlich zu den klassischen Feldern konzentrieren sich Forschung und Entwicklung auf Biomaterialien, Hydrogele, Implantate, bioaktive Oberflächen, Sensoren und  biotechnologische Prozesse. Mikrobiologische Untersuchungen sowie Untersuchungen mit Primär- und Zell-Linien erweitern die Tiefe der F&E-Möglichkeiten.

Schwerpunkte liegen zudem in der Synthese von Polymeren und biohybriden Materialien, der Herstellung ultradünner Membranen und der Biofunktionalisierung von Oberflächen.

Unsere Entwicklungen im Bereich der Biotechnologie werden im Labormaßstab realisiert und in dem Technikumsmaßstab übertragen. Dabei spielt die Nutzung nachwachsender Rohstoffe eine zentrale Rolle.

Funktionale Proteinsysteme

• modernste Syntheselabore für die Synthese von hoch- und niedermolekularen Substanzen und Partikelsystemen
• Schlenklinien mit Hochvakuumpumpen
• Langmuir-Waage
• Hochleistungs-Rasterkraftmikroskop
• Spin- und Dip-Coater
• Niederdruckplasmaanlage für verschiedene Prozessgase und Verdampfung von Flüssigkeiten
• Membranflussanalysator
• dynamische Lichtstreuung mit Autotitrator und Temperaturkontrolle
• Zeta-Potential
• inverses Mikroskop (Fluoreszenz, Durchlicht, Phasenkontrast, Hochleistungskamera)
• automatisierter Peptidsynthetisierer
• Mikrowellenreaktor
• isothermale Titrationskalorimetrie mit geringsten Probenvolumina
  
  

Biologische Bausteine und Bioprozessentwicklung

• Biochemische und molekularbiologische S1/S2-Labore
• DNA-Arbeiten: Thermocycler, RealTime-PCR, Gelelektrophoresesysteme, Gel Imaging System, DGGE/SSCP-System
• Protein-Arbeiten: Gelelektrophoresesysteme (1D und 2D), Blotting-Apparaturen, analytisches HPLC-System
• UV/VIS-Spektrometer
• Fluoreszenz-Mikroplattenleser
• Zellaufschluss: Ultraschallhomogenisator, Bead Beater, Cryoschwingmühle
• Gefriertrocknung
• Zentrifugalmühle für die Zerkleinerung pflanzlicher Substrate
• Schüttel- und Standinkubatoren
• S1-Biotechnikum
• Edelstahl-Bioreaktoren: 3x 2 Liter, 1x 10 Liter, 1x 100 Liter Arbeitsvolumen mit Abluftanalytik und Prozessanalytik
• Durchfluss-Separator zur Zellseparation
• Hochdruckhomogenisator zum Zellaufschluss
• Ultrazentrifuge
• Filtrationssystem für Ultra-, Mikro- und Diafiltration
• präparatives HPLC-System
• Gefriertrocknung (bis 20 Liter-Maßstab) und Rotationsverdampfer (10 Liter-Maßstab)
• Autoklaven
   

Funktionspolymere für die Medizintechnik

• moderne Syntheselabore für nieder- und hochmolekulare Verbindungen
• moderne Methoden molekulare Analytik organischer Substanzen
• vielfältige Methoden der Molmassenanalytik: Größenausschluss-Chromatographie (GPC/SEC), Kryoskopie, Osmotischer Druck, Dampfdruckosmose (VPO), Ultrazentrifuge
• Polyelektrolyt-Titration, Trübungsphotometrie
• UV-VIS-NIR- und FT-IR Spektrometer
• Hochleistungsflüssigkeitschromatographie HPLC mit MS Kopplung
• Thermogravimetrie und Differentialkalorimetrie (DSC)
• Mikroskope (mit Polarisations-, Dunkelfeld- u. Phasenkontrasteinrichtung, Stereoauflicht, inverses Fluoreszenz- und konfokales LaserScanning Mikroskop)
• Mikrophotografie und digitaler Bildauswertung
• dynamische Lichtstreuung
• Oberflächenspannung (Tensiometer, Spinning Drop)
• Rheometer (Rotations-, Oszillations-, Grenzflächen-Rheologie)
• Präzisions-Dichtemessung
• Ellipsometer
• Oberflächenplasmonenresonanz-Spektrometer (SPR)
• Kontaktwinkelmessgerät
• Spin- und Dipcoater
• Thermogradientenbank zur Bestimmung der Mindestfilmbildungstemperatur (MFT)
• Dampf-Sterilisatoren, Autoklaven
• Ultra-Hochleistungsflüssugkeitschromatographie (UHPLC) mit MS-Kopplung
• Gaschromatographie mit MS-Kopplung