Modulation der Reaktivität von Proteinen durch Druck (prot P.S.I.) - TP C2: Neue Technologien zur Entwicklung von Prozessführungsstrategien


Project Acronym
protP.S.I. C2
 
Project Title
Modulation der Reaktivität von Proteinen durch Druck (prot P.S.I.) - TP C2: Neue Technologien zur Entwicklung von Prozessführungsstrategien
 
 
Principal Investigator
 
Co-Worker
Levermann, Philipp
Arndt, Lukas
 
 
Status
Abgeschlossen
 
Duration
01-01-2018
-
31-03-2021
 
 
Abstract
prot P.S.I. ist eine unternehmerisch geführte Forschungs- und Entwicklungsallianz im Rahmen des Förderprogramms „Innovationsinitiative industrielle Biotechnologie“.
Das übergeordnete Ziel der strategischen Innovationsallianz prot P.S.I. ist, die industrielle Biotechnologie und somit eine Biologisierung in der Feinchemie durch branchenübergreifende Nutzbarmachung des Prozessparameters „Druck“ voranzutreiben.
Hierzu haben sich die Allianzpartner durch koordinierte Zusammenarbeit entlang einer Wertschöpfungskette zur Aufgabe gesetzt, die kritische Stabilitätsgrenze von Proteinen und somit ihre Reaktivität bei (hohem) Druck zu identifizieren und für verfahrenstechnische Prozesse, primär im Bereich der industriellen Feinchemie, nutzbar zu machen. Durch die gewonnenen Erkenntnisse soll eine Steigerung von Prozess-Effizienzen erreicht werden, welche branchenübergreifend auch in anderen Bereichen der industriellen Bioprozesstechnologie und biokatalytischen Produktionsverfahren Anwendung finden kann.

Das wesentliche Ziel des Teilprojektes C2 im Rahmen des Verbundprojektes prot P.S.I. ist die Entwicklung von softwarebasierten Werkzeugen für die Prozessentwicklung für Prozesse unter Druck, speziell enzymatische Prozesse. Hierzu werden von der Fa. IB Schoop sowie den AG´s Hass und Pörtner zunächst die Werkzeuge zum schnellen Prozesstransfer druckbeeinflusster biotechnischer Prozesse entwickelt und für Prozessleitsysteme (wie z.B. WinErs, WinCC) nutzbar gemacht. Hierzu gehört auch die Entwicklung neuer Regelungsstrategien und ggf. Algorithmen für biotechnische Prozesse unter Druck.
In der ersten Phase wird der Schwerpunkt bei der Modellierung und Einbindung der Modellierung in WinErs (inkl. Parameterschätzung etc.) liegen, in der 2. Phase Fokus auf modellgestützter Prozessführung. Für das komplexe enzymatische System, das bei verschiedenen Bedingungen (Druck niedrig, hoch, suspendiert, immobilisiert, Strömungsrohr) ablaufen soll, stellt dies eine große Herausforderung und wurde in der Form in der Literatur auch noch nicht beschrieben.
1.) Enzymsysteme (einzeln und in Kombination gemäß C1) unter Normalbedingungen in Suspension und immobilisiert an suspendierten Trägern (experimentelle Umsetzung bei GALAB);
2.) Enzymsysteme (einzeln und in Kombination gemäß C1) unter Druck in Suspension und immobilisiert an suspendierten Trägern (experimentelle Umsetzung bei AG Liese, C1), 3.) Enzymsysteme in UHPLC gemäß C1) unter Druck (experimentelle Umsetzung in C1 bei AG Liese und GALAB)
Die in C1 eingesetzten Enzyme werden von GALAB hergestellt. In C2 werden von GALAB reaktionskinetische Daten unter Normalbedingungen generiert und an AG´s Pörtner und Hass weitergegeben. Reaktionskinetische Daten unter Druck (Suspension und immobilisiert in UHPLC) werden von AG Liese in C1 ermittelt.

Kooperationen:
GALAB GmbH, HamburgIngenieurbüro Dr.-Ing. Schoop GmbHProf. Dr.-Ing. Volker C. Hass, HS Furtwangen