Forschungsprojekte
CLEANWASTE
Im Rahmen des aktuellen FuE Projektes 'CLEANWASTE' wird untersucht, inwieweit sich mit immobilisierten, oxidativ wirkenden Enzymen persistente synthetische organische Spurenschadstoffverbindungen aus belasteten (Ab-)Wässern entfernen lassen. Dazu werden in der Arbeitsgruppe Biopolymere oxidativ wirkende Enzyme wie Laccasen und Peroxidasen unter anderem mittels des Copolymers Poly(ethylen-altmaleinsäureanhydrid) (PEMA) an poröse Trägermaterialien, beispielsweise auf Calciumphosphatzementbasis, immobilisiert. Mit Hilfe dieser enzymfunktionalisierten Träger soll eine oxidative Entfernung der Schadstoffe ermöglicht werden. Als Projektziel ist dabei eine anwendungsbereite zusätzliche vierte Verfahrensstufe in der Wasseraufbereitung vorgesehen, die einer konventionellen Kläranlage bei Bedarf nachgeschaltet werden kann. Da es für eine möglichst lange Nutzungsdauer förderlich ist, wenn die funktionalisierten Trägermaterialien per se über eine Antibiofouling-Wirkung verfügen, also einer Biofilmbildung entgegen wirken, wird in einem Teilprojekt untersucht wie über die Funktionalisierung des porösen Zementes mit weiteren entsprechend wirksamen Polymeren eine Besiedlung mit Mikroorganismen vermindert werden kann.
Projektpartner:
Leibniz – Institut für Polymerforschung e. V., Dresden
InnoTERE GmbH, Radebeul
ifn FTZ GmbH, Elsteraue
Förderung durch ZIM-KOOP (BMWi)
COLBAMA
Entwicklung 3-dimensionaler Collagen-basierter Zellkulturträger
[abgeschlossenes Projekt]
Die klassische Kultivierung von Zellen erfolgt in der Regel an planaren polymeren Oberflächen oder an Glasoberflächen, die zur Verbesserung der Zelladhäsion und -proliferation zusätzlich mit einem Matrixmolekül ausgestattet werden können. Für die wenigsten Zellen werden damit die in vivo Bedingungen hinsichtlich der räumlichen Strukturierung sowie der Zusammensetzung der extrazellulären Matrix auch nur ansatzweise erreicht. Eine auf den jeweiligen Zelltyp anpassungsfähige artifizielle extrazelluläre Matrix, bestehend aus Adhäsionsproteinen, Glycosaminoglycanen und Signalproteinen wie Cytokinen und Wachstumsfaktoren, sollte die Effizienz der in vitro Kultivierungprimärer Zellen deutlich steigern. Durch das Setzen räumlicher Signale im Sinne einer Mikrostrukturierung der zu erzeugenden Zellkulturträger wird der natürlichen Umgebung der Zellen Rechnung getragen, zudem können Untersuchungen zu räumlichen Restriktionen bei der Kultivierung verschiedener Zelltypen erfolgen. Das Kernziel des Projektes besteht in der Erzeugung mikrostrukturierter pseudo-dreidimensionaler und zylindrischer Konstrukte auf der Basis des Matrixproteins Collagen mittels Abformung von geeigneten Mastern. Neben der räumlichen Strukturierung der Scaffolds ist auch deren definierte biochemische Funktionalisierung vorgesehen, so dass entlang der vorgegebenen lokalen Parameter eine möglichst gerichtete Adhäsion, Migration und Proliferation der Zellen erfolgen kann und damit die Besiedlung auch enger tubulärer Geometrien gegeben ist.
Das Projekt wird im Rahmen des Programms Ingenieurnachwuchs 2010 vom Bundesministerium für Bildung und Forschung finanziert.
POCOM
Pflanzenöl für Common-Rail-Motoren
[abgeschlossenes Projekt]
Wasserreinigungsprojekt
Biokatalytische Entfernung von persistenten synthetischen organischen Kohlenwasserstoffen (SOC) aus (Ab-)wässern – ein neuer Ansatz zur Reinigung von Problemabwässern
[abgeschlossenes Projekt]
Förderung durch ZIM-KOOP (BMWi)
INTEK
Entwicklung eines optischen Indikationssystems zur Temperatur-Zeit-Überschreitung gekühlter und tiefgekühlter Lebensmittel
[abgeschlossenes Projekt]
Gekühlte und tiefgekühlte Waren, zum Beispiel Lebensmittel, Blutkonserven, Medikamente, Kosmetika, Feinchemikalien und biotechnologische Produkte, dürfen von der Herstellung bis zum Verbrauch keinen größeren bzw. gar keinen Temperaturschwankungen unterliegen oder gar auftauen, um ihre Qualität nicht zu gefährden. Vor allem während des Warentransports kann infolge von Verladeprozessen oder auch durch Ausfall von Kühlaggregaten eine Unterbrechung der Kühlkette auftreten. Als ideale Indikation stellt sich für den Endverbraucher ein optisches Signal am Produkt dar, das ihm eine schnelle Aussage zum Frischezustand der Ware liefert.
Neben der Erfassung unerwünschter Temperaturereignisse während der Kühlung bzw. Tiefkühlung empfindlicher Waren ist für Produkte des Lebensmittelsektors wie auch für biologische Materialien eine Indikation des Verfallsdatums von entscheidendem Interesse.
Zur Indikation der genannten Ereignisse wird die Entwicklung eines Systems zu einer störungsfreien, schnellen und irreversiblen visuellen Dokumentation auf Basis enzymkatalysierter Prozesse angestrebt. Da die Aktivität von Enzymen durch extreme Umgebungstemperaturen wesentlich beeinflusst wird, kommt sie im Tiefkühlbereich nahezu vollständig zum Erliegen und steigt ab dem Auftauen mit zunehmender Temperatur stetig an. Zur Erhöhung der Stabilität der Enzyme sollen diese an einen Träger entweder adsorptiv oder kovalent gebunden werden. Eine derartige Immobilisierung schützt insbesondere proteolytisch wirkende Enzyme gegen Autodigestion; durch Wechselwirkung mit einem festen Träger wird zudem die dreidimensionale Struktur von Enzymen insbesondere in Langzeitanwendungen stabilisiert.