Abteilung Bioprozesstechnik und Biosysteme

Grenzflächen als Schauplatz von Sorptionsvorgängen, biochemischen Reaktionen und biologischen Interaktionen

Die Arbeiten der Abteilung Bioprozesstechnik und Biosysteme umfassen die Entwicklung, die Modellierung und den Einsatz neuartiger Apparate und Verfahren zur optimierten Nutzung technischer Grenzflächen in den Bereichen Biotechnologie, Bioverfahrenstechnik sowie allgemeiner Prozesstechnik. Daneben werden das Verhalten und die Interaktion von pro- und eukaryotischen Zellen in natürlichen und technisch- modifizierten Umgebungen untersucht, um gezielt Manipulationsstrategien zu initialisieren.

Ausgangspunkt für die Arbeiten im Bereich Bioprozesstechnik bildet oftmals die Entwicklung neuartiger, funktioneller Hybridmaterialien, die innovative physicochemische Effekte mit einer hohen Spezifität für die jeweiligen Zielsubstanzen verbinden. Daneben bildet die Entwicklung einer nächsten Generation biotechnologischer Verfahren einen weiteren Schwerpunkt. Ein intensiv untersuchtes Beispiel hierfür bilden magnetische Mikro- und Nanopartikel, da diese über große spezifische Oberflächen bei gleichzeitiger einfacher Separierbarkeit verfügen. Ferner werden mikrostrukturierte/mikrofluidische Systeme untersucht, in denen beispielsweise zelluläre Prozesse, wie Enzymkaskaden („biomimetische Kompartimentierungen“) nachgestellt werden können. Vielfach bilden neue 3D-Druckverfahren („BioPrinting“) bzw. deren Entwicklung die Basis für die beschriebenen Technologien.

Im Bereich Biosysteme werden zum Einen gezielt die Interaktionen von Biomaterialien mit hämatopoetischen Stammzellen untersucht, zum Anderen auf Basis mikrothermogeformter Polymere neuartige 3D-Zellkultursysteme für den Einsatz als artifizielle (hämatopoetische) Stammzellnischen entwickelt. Mikrothermogeformte Polymerfolien, sogenannte Mikrokavitäten-Arrays, sind auch die Basis MRT-kompatibler Mikrobioreaktoren, die als funktionelle MRT-Phantome eingesetzt werden.