Technologie produktiver Biofilme

Biofilme sind mikrobielle Gemeinschaften welche an Phasengrenzflächen aufwachsen. Sie sind aufgrund ihrer intrinsischen Resistenz gegenüber Antibiotika und anderen Bioziden nicht wohl gelitten und sorgen für massive Probleme im medizinischen und industriellen Bereich. Die Professur ‚Technologie produktiver Biofilme‘ hat sich zum Ziel gesetzt, diese natürlich immobilisierten Mikroben als Biokatalysatoren in kontinuierlichen Durchflußreaktoren nutzbar zu machen, indem aus ihren problematischen Eigenschaften Vorteile für die Biokatalyse generiert werden.

Biofilm am Reaktor © Bühler Biofilm am Reaktor © Bühler

Membran belüfteter Biofilmreaktor (MABR) Prototyp mit einer zentralen Begasungsmembran, welche gleichzeitig als Biofilmaufwuchsfläche dient. Durch den hohen Druck an den Poren wird eine Verblockung der Membran verhindert. A) Ansicht des Gesamtsystems B) Ausschnitt einer Begasungsmembran vor der Inbetriebnahme des Systems C) Gleiche Membran nach 14 Tagen im Reaktor. Gut zu sehen ist der dicke Biofilm aus P. taiwanensis VLB120 zur Synthese von (S)-Styroloxid. Durchschnittliche Produktivität des Systems: 24 gL-1d-1.

Biofilm am Reaktor

Membran belüfteter Biofilmreaktor (MABR) Prototyp mit einer zentralen Begasungsmembran, welche gleichzeitig als Biofilmaufwuchsfläche dient. Durch den hohen Druck an den Poren wird eine Verblockung der Membran verhindert. A) Ansicht des Gesamtsystems B) Ausschnitt einer Begasungsmembran vor der Inbetriebnahme des Systems C) Gleiche Membran nach 14 Tagen im Reaktor. Gut zu sehen ist der dicke Biofilm aus P. taiwanensis VLB120 zur Synthese von (S)-Styroloxid. Durchschnittliche Produktivität des Systems: 24 gL-1d-1. © Bühler

Prinzipiell sind alle chemischen Produktklassen für Biofilme zugänglich, wobei sie ihre Vorteile vor allem im Zusammenhang mit toxischen Substanzen wie beispielsweise organische Lösungsmittel  ausspielen können. Durch ihre intrinsische Robustheit vertragen im Biofilm wachsende Mikroben in der Regel hohe Konzentrationen derartiger Stoffe. Außerdem repräsentieren sie ein lebendes biologisches System, welches seinen Enzym-Pool permanent regeneriert und theoretisch unendliche Umsatzzahlen realisierbar macht.

Um diese faszinierenden mikrobiellen Gemeinschaften für die Biokatalyse nutzbar zu machen ist ein interdisziplinärerer Forschungsansatz notwendig, welcher sich naturwissenschaftlicher und technischer Fragestellungen gleichermaßen annimmt und Lösungen findet.

CLSM © Bühler CLSM © Bühler

Confokale Laser Scanning Mikroskopie (CLSM) eines Cyanobakterien Biofilms, welcher in einer Glasskapillare unter segmentiertem Fluss aufwächst. Die Photopigmente der Bakterien fluoreszieren rot bei einer Anregungswellenlänge von 633 nm. CLSM ist eine Standard Methode um Biofilme zu analysieren.

CLSM

Confokale Laser Scanning Mikroskopie (CLSM) eines Cyanobakterien Biofilms, welcher in einer Glasskapillare unter segmentiertem Fluss aufwächst. Die Photopigmente der Bakterien fluoreszieren rot bei einer Anregungswellenlänge von 633 nm. CLSM ist eine Standard Methode um Biofilme zu analysieren. © Bühler

Deshalb besteht die Arbeitsgruppe aus Mikrobiologen, Molekularbiologen und Verfahrensingenieuren, welche sich alle dem Thema der Anwendbarkeit von Biofilmen in der chemischen Industrie verschrieben haben. Da es sich bei dieser Professur um eine gemeinsame Berufung der TU Dresden mit dem Helmholtz Zentrum für Umweltforschung (UFZ) handelt, ist die Arbeitsgruppe auf dem Forschungscampus des UFZ in Leipzig lokalisiert. 

Mehr Informationen: Technologie produktiver Biofilme

Prof. Dr rer. nat. Katja Bühler

Portraitfoto von Professorin Bühler © Kirsten Lassig/TUD
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Prof. Dr. rer. nat. Katja Bühler

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Carolin Schott
Letzte Änderung: 11.10.2016