Das Hauptziel von JaBaS ist die Entwicklung eines innovativen Beschichtungs- und Herstellungsverfahrens für mikro- und nanostrukturierte Halbleiter-Sensorarrays auf der Basis von chemisch und geometrisch anisotropen polymerbasierten biohybriden Janus-Partikeln mit gerichteter Immobilisierung von oxyfunktionalisierenden Biokatalysatoren vom Peroxygenase-Typ. Die "doppelköpfige" Immobilisierungstechnik ermöglicht den Zugang zu bisher nicht für die elektrochemische Biosensorik angewandten Oxidoreduktasen, da die Cofaktorgenerierung unmittelbar am Nanopartikel stattfindet. Im Gegensatz zu herkömmlichen Partikeln, die in der Materialwissenschaft und Analytik eingesetzt werden, bieten die doppelköpfigen Janus-Partikel Asymmetrie und Richtungsabhängigkeit und können sogar inkompatible Eigenschaften in einem Partikel vereinen. Die Oberflächenanisotropie dieser Partikel entkoppelt räumlich analytische Funktionen (z. B. Target-Immobilisierung und Sensorik), die sonst nur schwer innerhalb eines einzelnen Partikels zu kombinieren sind. Dies verleiht Janus-Partikeln einzigartige Eigenschaften und Funktionen und eröffnet Möglichkeiten für neuartige multimodale Analysemethoden im Hinblick auf die elektrochemische Quantifizierung von Pharmazeutika einschließlich resistenzauslösender Substanzen

Laufzeit 2021-2024

Es müssen neue Strategien entwickelt werden, um zukünftig in den vom Klimawandel stark beeinflussten Regionen eine nachhaltige Landwirtschaft und den Erhalt der biologischen Diversität zu ermöglichen. Durch die Etablierung eines neuen Wirtschaftszweiges in der Lausitz, welcher auf dem Anbau, der Nutzung, Verarbeitung und Vermarktung von Wildpflanzen beruht, soll eine umweltschonende profitable Landnutzungsweise in der Region geschaffen werden. Ziel der Verbundpartner BTU, IGZ und Nagola Re GmbH ist die Nutzung von gebietsheimischen und klimaangepassten Wildpflanzen als Grundlage für die Entwicklung neuartiger Wertschöpfungsketten von der Pharmazie und Agrochemie über die Lebensmittelindustrie bis hin zur Kosmetik. Als Ergebnis dieses Projektes soll in der Lausitz ein Innovationszentrum für Wildpflanzenanbau entstehen, welches als Demonstrator den Wissenstransfer gewährleistet und als zentrale Anlaufstelle zur Fortbildung hinsichtlich Wildpflanzennutzung genutzt wird.

Laufzeit 2021-2024

Ein Forschungsbereich der „LIL“-Landnutzungsstrategie ist die Erforschung und Vermarktung pflanzlicher Inhaltsstoffe aus gebietsheimischen und neuen standortangepassten Kräutern und Kulturpflanzen, wofür die Entwicklung und der Einsatz analytischer und sensorischer Methoden zur qualitativen und quantitativen Inhaltsstoffbestimmung essentiell ist. Hochauflösende Analysemethoden erlauben es funktionelle Wirkstoffe und Arzneimittel in verschiedenen Biomassen zu bestimmen und enzymatisch zu modifizieren. Für die Bearbeitung dieser Thematik wird die Erweiterung der bereits etablierten, modernen Geräteausstattung des FG Enzymtechnologie mittels hochsensitiven Equipments für den Nachweis von Inhalts- und Wirkstoffen und Metaboliten in biologischen Proben, Katalyse-Assays und weiterer Matrices gefördert.

Laufzeit 2021-2022

Das Hauptziel des CEFOX-Vorhabens ist die Entwicklung neuer Synthesewerkzeuge auf der Grundlage von zellfrei exprimierten und maßgeschneiderten Oxidoreduktasen (vor allem Peroxygenasen aus Pilzen),um innovative Lösungen zur Beseitigung bestehender Engpässe bei der Herstellung von biogenen, terpenoiden Wirkstoffen und deren Metaboliten (u.a. APIs, modifizierte Steroide, etc.) und biomassebasierten Bausteinen (derivatisierte Fettsäuren und Glyceride/Lipide als Additive) zur Verfügung zu stellen. Dabei sollen die besonderen, z.T. einzigartigen Eigenschaften der avisierten Biokatalysatoren allein oder in intelligenten Enzymkaskaden gezielt genutzt werden. Später, in einer zweiten Phase, wird ihre Industrietauglichkeit gezeigt und ausgewählte Vertreter in zukünftige Leuchtturm-Technologien integriert. Das CEFOX-Konsortium konzentriert sich dabei auf das Auffinden einer neuartigen Vielfalt an oxidativen Biokatalysatoren, die sich aus der wachsenden Zahl entschlüsselter Pilzgenome ergibt. Neben Genomen aus Datenbanken werden im Rahmen des Projekts gezielt neue Pilze für die zellfreie Synthese-Plattform sequenziert und bezüglich Peroxygenasen und anderer Enzyme analysiert. Von besonderem Interesse sind bisher nicht kommerzialisierte, selbstgenügsame Häm-Thiolat-Peroxygenasen, die durch die zellfreie Proteinbiosynthese verfügbar gemacht werden und als vielseitiges Werkzeug für die funktionelle Genomik fungieren sollen. Die zellfreie Proteinsynthese erfolgt bisher mittels menschlicher, tierischer oder pflanzlicher Zelllysate und wird im Laufe des Projekts auch mit pilzlichen Zellbestandteilen durchgeführt. Perspektivisch ist die zellfreie Synthese von weiteren Hochleistungsproteinen möglich, wie z.B. von speziellen Membran- und Glykoproteinen sowie eine chipbasierte Proteinsynthese.

Laufzeit 2020-2023

"Robuste mikrobielle Peroxygenasen und ihre Einsetzbarkeit in der chemischen Synthese von Bulkchemikalien"

Die erfolgreiche industrielle Anwendung der enzymbasierten Biokatalyse erfordert bestimmte Mindest-Raum-Zeit-Ausbeuten und die kommerzielle Verfügbarkeit der einzusetzenden Proteine, eine ausreichende Selektivität und Stabilität der Biokatalysatoren sowie die Kenntnis der optimalen Reaktionsbedingungen.Ziel ist die umweltbewertete Evaluierung des Einsatzpotenzials neuartiger, robuster Peroxygenasen in der chemischen Synthese u.a. von Cyclohexanon und Formaldehyd als Modellverbindungen, deren präparative biokatalytische Darstellung mit herkömmlichen chemischen Verfahren bezüglich ökonomischer Machbarkeit und Umweltrelevanz verglichen werden soll.

Laufzeit: 2012-2016

"Funktionelle P450-Monooxygenase-Peroxidase-Hybridenzyme (Peroxygenasen) für die pharmazeutische und bioindustrielle Synthese"

Entwicklung einer Katalyseplattform zur regio- und stereoselektiven Biosynthese von Wirkstoffgrundstrukturen, wobei nicht nur herkömmliche Synthesen biokatalytisch substituiert, sondern auch völlig neue Syntheseschritte, basierend auf dem fermentativen Zugang zu nicht kommerziellen Oxidoreduktasen erschlossen werden.

Laufzeit: 2012-2015

Entwicklung eines mehrstufigen biotechnologischen Verfahrens zur Herstellung von Leber-First-Pass-Arzneistoffmetaboliten sowie In-vitro-Analyse von leberspezifischen Stoffwechsel-vorgängen.

Die Nachwuchsforschergruppe wird durch das Ministerium für Arbeit, Soziales, Frauen und Familie aus Mitteln des Europäischen Sozialfonds und des Landes Brandenburg gefördert.

Laufzeit: 2013-2015

"Enzymatische Synthese humaner Leber-First-Pass-Arzneimittelmetaboliten"

Interdisziplinäre Entwicklung von Verfahren auf der Basis innovativer, durch die Antragsteller erstmals beschriebener Pilzenzyme und neuartiger Systeme physiologisch hochaktiver humaner Leberzellen zur Produktion von humanen Leber-First-Pass-Arzneimittelmetaboliten. Dabei soll ein Quantensprung in der Produktion von hochpreisigen Wirkstoff-Metaboliten für die Arzneimittelforschung erzielt werden und eine neue Generation leberverträglicher Arzneimittel entwickelt werden.

Laufzeit: 2011-2013

"Entwicklung eines innovativen Produktionsverfahrens zur umweltfreundlichen Synthese der Modellverbindungen (R)-1-Phenylethanol und 7-Hydroxymethotrexat durch Einsatz der neuartigen Enzymklassen pilzlicher Peroxygenasen"

Einsatz pilzlicher Peroxygenasen - in umweltfreundlichen Produktionsverfahren zur Oxyfunktionalisierung von Spezialchemikalien der pharmazeutischen und chemischen Industrie.

Laufzeit: 2008-2010