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Archive for the ‘Biotechnologie’ Category

Im ersten Teil des Interviews mit Dr. Peter Ripplinger ging es um aktuelle und zukünftige Märkte für Produkte aus Mikroalgen. Im zweiten Teil steht die energetische Nutzung im Mittelpunkt.

Wie sehen Sie die Zukunft der energetischen Nutzung?

Nach wie vor gibt es sicher langfristig Konzepte, bei denen man die energetische Nutzung mit der stofflichen Nutzung koppeln kann. Biofuels werden nur im Kontext einer Bioraffinerie und der Nutzung des Proteinanteils für Futtermittel oder ähnliches umzusetzen sein. Die finanzielle Förderung der EU war dennoch gut angelegtes Geld: Die Unterstützung zur Entwicklung von  Biofuels hat sehr geholfen, die Technologie zu skalieren und dadurch  viele Fragestellungen zur Absenkung der Investitionskosten und –Betriebskosten zu klären. Ich erinnere nur an die mögliche Nutzung von Rauchgasen; wir haben in mehreren Projekten gezeigt, dass das ein gangbarer Weg ist, um die Produktionskosten auch für Futtermittel für die Aquakultur oder andere Anwendungen maßgeblich abzusenken, und das hatte ursprünglich die Biofuel-Produktion zum Ziel.

Besonders die Flüge mit Algenkerosin haben viel öffentliche Aufmerksamkeit erregt. Wie bewerten Sie diese Technologie?

Wenn ich das gesamte Optimierungspotenzial summiere, das sowohl im biologischen- und  Produktionssystem als auch in der Aufarbeitung liegt, kann es Wege dahin geben. Das heißt, dass ich die biologische Optimierung konsequent umsetzen und durch gentechnische Maßnahmen die Photosynthese-Effizienz und ggf. auch den Lipidgehalt optimieren muss. Dazu kommt die Frage der Aufarbeitung. Es könnte sein, dass die Nutzung der gesamten Algenbiomasse über Hydrothermal Liquefaction im HTL-Verfahren einen gangbaren Weg darstellt – immer unter der Voraussetzung, dass auch der Ölpreis gewaltig ansteigt und die Schere sich schließt. Ich will das nicht ausschließen, aber es ist sicherlich ein langer Weg.

Lesen Sie im 3. Teil des Interviews am 24.7.2017, wie die deutsche Algenbiotechnologie im internationalen Vergleich dasteht.

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RipplingerAm 11. und 12. September 2017 findet der 10. Bundesalgenstammtisch statt. Das zehnjährige Jubiläum gibt Anlass für einen Rück- und Ausblick im Interview mit Dr. Peter Ripplinger, stellvertretender Vorsitzender der DECHEMA-Fachgruppe Algenbiotechnologie und Geschäftsführer der Subitec GmbH.

 

Wie hat sich die Algenbiotechnologie in den letzten zehn Jahren entwickelt?

In den letzten zehn Jahren hat eine gewisse Skalierung stattgefunden: Raus aus dem Labor, hin zu Pilotanlagen und dort, wo schon Märkte existieren, auch in die Produktion.

Ein ganz großer Trend ging weg von der energetischen und hin zur stofflichen Nutzung. Vor zehn Jahren stand das Thema Biofuels national und international noch ganz weit oben auf der Agenda. Auch die europäische Community hat sich zuerst mit mehreren großen EU-Projekten und dem nationalen Projekt AUFWIND auf dieses Thema konzentriert. Dadurch entstanden unter anderem in Portugal und Spanien große Anlagen, und man konnte die Möglichkeiten der Skalierung für verschiedene Systeme vom geschlossenen Reaktor bis zum Open Pond austesten. Dazu hat man wichtige Aufgabenstellungen wie Medienrecycling, Rauchgasnutzung, eine Erhöhung des Automatisierungsgrades bearbeitet; man lernte in der Prozessführung dazu und ebenso beim Umgang mit Kontaminationen – alles zusammen führt dazu, dass sich die Technik enorm weiterentwickelt, und das ist wichtig für die Senkung der Produktionskosten – und damit auch für die Erschließung neuer Anwendungsfelder.

Was sind heute und in naher Zukunft die wichtigsten Märkte?

Es gibt ganz klar einen existierenden Markt im Bereich der Nahrungsergänzungsmittel, ob Astaxanthin, Omega-3-Fettsäuren oder „Ganzalgen“ – also Spirulina oder die neue ökozertifizierte Chlorella. Dieser Markt entwickelt sich sehr positiv – diese Entwicklung wird in jüngster Zeit auch – durch die Normungsaktivitäten von CEN und DINunterstützt. Es zeichnet sich zudem ab, dass durch die Überarbeitung der Novel-Food-Verordnung die Zulassung von Algen als Nahrungsergänzungsmittel erleichtert wird. Bisher war das eine hohe Hürde, denn die Firmen im Algenbereich sind meist klein; die Zulassung ist mit hohen Kosten verbunden und der mangelnde Schutz vor Nachahmern führt zu einer starken Unsicherheit.

Ein weiterer Markt, der beständig wächst und in dem sich Algen schon gut etabliert haben, ist die Aquakultur. Bisher nicht industriell genutzte Mikroalgen werden zunehmend in der Larvenaufzucht bei neuen Fischarten eingesetzt. Synthetisches Astaxanthin, das bisher in der Lachszucht für die Rotfärbung sorgt, kann nun auch aus der Mikroalge Hämatococcus pluvialis auf natürliche Weise gewonnen werden um die Märkte für Biofisch zu erschließen. Evonik und DSM haben im März 2017 ein Joint Venture zur heterotrophen Produktion von Algenöl gegründet, um das knapper werdende Fischöl in der Lachszucht zu ersetzen. Viele Algenfirmen, gerade aus dem ehemaligen Biofuel-Sektor,  arbeiten auch an der photoautotrophen Produktion von Algen als Futtermittel.

Der dritte Bereich sind Nischen im Bereich der Kosmetik und vielleicht mittelfristig auch im Pharmabereich. Die Proteinproduktion in Algen hat wegen der Glykosilierungsmuster Vorteile gegenüber tierischen Zellen; diese Arbeiten sind aber noch im Entwicklungsstadium.

Lesen Sie im zweiten Teil des Interviews, welche Perspektiven für die energetische Nutzung von Mikroalgen bestehen.

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anatomy-1751201.pngDie Sensortechnologie richtet sich neu aus: Sensorintelligenz, Dezentralisierung, Multisensorsysteme und Miniaturisierung sind die Anforderungen, die Sensoren zukünftig erfüllen müssen. Hintergrund für den Paradigmenwechsel in der Sensortechnologie sind neue Ansätze in der Prozesstechnik, die der Philosophie von „Industrie 4.0“ und „Internet der Dinge“ folgen: Auch in der Bioverfahrenstechnik sollen Prozesse zukünftig integriert und kontinuierlich laufen und möglichst in Echtzeit gesteuert und optimiert werden. Die Biotechnologie stellt dabei besonders hohe Ansprüche an Produktqualität und –sicherheit; gleichzeitig sind die Prozesse und Strukturen teils hochkomplex. Eine Vielzahl an Messdaten allein nützt wenig; die Datenflut muss gleichzeitig ausgewertet und die Ergebnisse in den Prozess zurückgespeist werden. Sogenannte „Smart Sensors“ sind in der Lage, nicht nur zu messen, sondern auch Aufgaben der komplexen Signalverarbeitung zu übernehmen und zusätzliche Informationen über sich und die Prozessumgebung bereitzustellen. Diese erweiterte „Sensorintelligenz“ umfasst Selbstdiagnose, die Ausführung dezentraler Logikfunktionen, die eigenständige Validitätsprüfung der Messwerte, die Selektion und Bewertung von Prozessprofilen bis hin zur Vorhersage von Prozessabläufen und die direkte Interaktion mit zugeordneten Akteuren über dezentrale Steuereinheiten. Damit die Vision des Smart Sensors Wirklichkeit werden kann, sind allerdings noch einige Hürden zu überwinden – vom Nachweis der Prozess und Produktsicherheit über Schnittstellengestaltung und Standards für Daten bis hin zur Datensicherheit.

Was genau Sensoren der Zukunft können müssen, ist nachzulesen im Positionspapier „Smarte Sensoren für die Biotechnologie“ der DECHEMA-Fachgruppe „Messen und Regeln in der Biotechnologie“

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Nachlese zur DECHEMA-Frühjahrstagung der Biotechnologen

Wie haben Sie Ihre Berufswahl getroffen? Sind Sie in die Fußstapfen der Eltern getreten, hat eine Lehrerin Sie für Ihr Fach begeistert, oder hat das Berufsbildungszentrum Sie überzeugt?

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Wenn ich groß bin…

Wer weiß, welche Einflüsse für die Berufswahl prägend sind, kann Jugendliche gezielter für seine Disziplin gewinnen. Aber was zählt heute – YouTube, „Peer Group“ oder doch das Vorbild aus der Fernsehserie? Überraschenderweise Letzteres, wie der Vortrag von Volker Gehrau, Universität Münster, zum Auftakt des Programms der DECHEMA-Frühjahrstagung der Biotechnologen 2017 zeigte. „Kommunikation mal anders: Wie man Wissenschaft populär machen kann“ war das Motto am ersten Nachmittag  , der traditionell dem Blick „um die Biotechnologie herum“ gewidmet ist. Volker Gehrau stellt den Stand der Forschung zum Einfluss von Medien auf die Berufswahl vor. Das Fernsehen spielt hier nach wie vor eine große Rolle;  auch weil   sich die Zahl der Berufe, mit denen Kinder und Jugendliche „im echten Leben“ in Berührung kommen, in den letzten Jahrzehnten deutlich verringert hat – Handwerksbetriebe sind aus der Nachbarschaft in Industriegebiete abgewandert, vieles ist „unsichtbar“ geworden, und im Fernsehen sehen wir Superstars, Models und Kommissare. Abhilfe kann man mit einfachsten Methoden schon im Kindergartenalter schaffen, etwa mit Pixibüchern, die Berufe vorstellen.

Einen anderen Weg ist die Initiative „Chemie im Dialog“ gegangen. In Zusammenarbeit mit bekannten YouTubern wurden Informationen über Chemie in deren normalen Channels vorgestellt; für Erwachsene sind die Clips vielleicht nicht immer leicht nachvollziehbar, bei Jugendlichen kommen sie jedoch gut an. Bei der Berührung zwischen YouTubern und Berufsalltag stoßen die Formate zwar an ihre Grenzen, aber insgesamt ist das aufwändige Programm sehr erfolgreich, wie Stefan Hilger, Geschäftsführer der Initiative, darlegte.

Science Slams sind inzwischen in vielen Städten etabliert; in Kneipen oder Clubs in lockerer Atmosphäre stellen Wissenschaftler ihre Arbeit leicht verständlich und unterhaltsam vor. Wie das aussehen kann, zeigte Corrado Nai in seinem Slam-Vortrag über schwarze Pilze.

Die unterschiedlichen Ansätze waren Anlass für viele Diskussionen, die sich über beide Tage der Frühjahrstagung hinzogen. Einerseits ist manches sicher Geschmackssache für den seriösen Wissenschaftler, andererseits gilt der alte Marketingspruch: Der Wurm muss dem Fisch schmecken, nicht dem Angler. Das Thema Nachwuchsgewinnung wird die Fachgemeinschaft Biotechnologie weiter begleiten; der Tag bot viele Anregungen dafür.

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… mach‘ ich CRISPR/Cas.

Am zweiten Tag standen fachliche Inhalte im Mittelpunkt. „Verrückt nach CRISPR“ – „Wunderwaffe  CRISPR“ – „mit der Genschere gegen Krebs“ – die Medien überschlagen sich mit Meldungen zu den neuen biotechnologischen Methoden. Was ist Hype, was berechtigte Hoffnung? Um diese Fragen besser beantworten zu können, haben Experten aus Gremien und Netzwerken  der DECHEMA die Potenziale und Grenzen von CRISPR/Cas, TALEN und Co. für verschiedene Anwendungen vorgestellt. Ein Überblick zur Gen-Editierung mit sequenzspezifischen Nucleasen in Säugerzellen von Ralf Kühn, Max-Delbrück-Zentrum für Molekulare Medizin, eine Einschätzung zum Genome Editing bei Pflanzen von Bernd Müller-Röber, Universität Potsdam, und der Weg zur Gewinnung robuster Chassis-Organismen für die synthetische Biologie, dargestellt von Stephan Noack, FZ Jülich, wurden ergänzt durch Anwendungsmöglichkeiten in der personalisierten Medizin auf Basis von Stammzellen, die Stefan Wild, Miltenyi Biotech, vorstellte, und durch einen Überblick über CRISPR-basierte Technologien für die weiße Biotechnologie von Ümit Pul, B.R.A.I.N. So stellte von Säugerzellen und Stammzellen über Pflanzen bis  zu Hefen und Bakterien zu jedem Thema ein ausgewiesener Fachmann den aktuellen Stand von Forschung und Anwendung dar. Dadurch wurden nicht nur Vergleiche zwischen den Anwendungsfällen möglich, das Bild wurde auch deutlich differenzierter. So ist CRISPR/Cas keineswegs das Wundertool für alle Fälle – je nach Zielsetzung können andere Verfahren deutlich geeigneter sein. Und bei aller Präzision lässt sich in der Praxis nicht jedes Ziel mit der „Genschere“ erreichen. Andererseits steht mit den verschiedenen Methoden jetzt ein Werkzeugkasten zur Verfügung, der sich in den kommenden Jahren weiter verfeinern und ausdifferenzieren wird und vieles, was derzeit noch als Zukunftsmusik scheint, machbar werden lässt.

Die DECHEMA-Frühjahrstagung der Biotechnologen hat sich in den letzten Jahren zunehmend zu einem echten „Familientreffen“ der Community entwickelt, bei dem Beiräte, engagierte Mitglieder und Interessierte zusammenkommen, um im lockeren Rahmen zu diskutieren, Kontakte zu knüpfen und aktuelle Themen aufzugreifen. Dieses Ziel hat sie 2017 vollauf erreicht. Die Vorbereitungen für 2018 laufen – Themenvorschläge sind willkommen. Den Termin 5.-6. März 2018 sollte man sich auf jeden Fall schon vormerken.

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Bericht vom 32. Treffen des VBU-Business-Netzwerks für Managerinnen in den Life Sciences

Wie wird aus Forschungsergebnissen eine Geschäftsidee und schließlich ein weltweit agierendes Unternehmen? „Personalisierte Medizin – vom Labor zum Global Player“ war der Titel des 32. Treffens der VBU-Managerinnen und die neue Firmenzentrale der MorphoSys ein hervorragend geeigneter Ort, um dieser Frage auf den Grund zu gehen.

sos-106826_1280Dass der Bedarf nach neuen Medikamenten nicht nur Krebs und HIV betrifft, sondern auch „Allerweltskrankheiten“, zeigte Dr. Hannelore Meyer von der TU München in ihrem Eröffnungsvortrag. Wenn die Vergabe von Antibiotika so weitergeht, ist weltweit  2050 mit 10 Millionen Todesfällen aufgrund von Antibiotika-Resistenzen zu rechnen. Höchste Zeit also, dass etwas passiert. Die Strategien ändern sich dabei: Während bisherige Antibiotika vor allem auf basale Prozesse in Bakterien abzielen und damit sehr unspezifisch wirken, greifen Pathoblocker spezifisch die Schnittstelle zwischen Pathogen und Wirt an. Das schont nicht nur das Mikrobiom des Patienten, sondern vermindert auch den Selektionsdruck. Weitere Strategien beinhalten den Einsatz von Antikörpern und Phagen, die vor allem in Kombination mit Antibiotika sehr gute Ergebnisse erzielen. Während diese Behandlungsmethoden hinsichtlich des Keims „personalisiert“ sind, wirkt die Stuhltransplantation personalisiert auf den Patienten; es gibt also auch in der Infektionstherapie Ansätze zur personalisierten Medizin. Besser als Heilen ist allerdings Vermeiden: Hygiene, weniger Antibiotikaeinsatz und vor allem keine Freisetzung von Antibiotika, Point-of-care-Diagnostik zur gezielten Therapie und eine Public-Private-Partnership für die Entwicklung neuer Therapien sind Schritte weg vom Horrorszenario einer Welt, die mit resistenten Keimen besiedelt ist. Und um eine weltweite Anstrengung geht es, denn, wie Hannelore Meyer betonte: Resistenzen reisen.

DJI_0263Anton Kraxner von MorphoSys stellte die Entwicklung der personalisierten Medizin vor, bei der Diagnose und Therapie Hand in Hand gehen, bis hin zum Einsatz von „Theranostik“. Anhand von spezifischen Biomarkern wird dabei prognostiziert, inwieweit eine Therapie bei einem bestimmten Patienten wirken sollte. Nicht nur die Entwicklung der entsprechenden Diagnostika und Therapeutika und vor allem deren Finanzierung stellen eine  neue Herausforderung dar, auch die Zeithorizonte führen zu neuen Fragestellungen. So gilt es beispielsweise, Transportartefakte zwischen Labor und Patient zu vermeiden. Außerdem werden Schwellenwerte, ab denen eine Wirksamkeit erwartet wird, je nach Hersteller und Medikament sehr unterschiedlich gesetzt. Und neben den hohen Kosten bleibt auch offen, wie mit dem zusätzlichen Risiko umgegangen werden soll, dass ein Biomarker falsch negativ bestimmt wird, die Behandlung aber doch gewirkt hätte.

Anke-Peggy Holtorf ging auf die Frage ein, wie man den Wert von personalisierter Medizin ermittelt. Wie bei Autos oder Sammlerstücken liegt der Wert im Auge des Betrachters. Von denen gibt es allerdings im Gesundheitssystem eine ganze Reihe – Patienten, Zulassungsbehörden, Industrie, Forscher, Krankenkassen und viele mehr betrachten die gleiche Therapie unter Umständen unter sehr unterschiedlichen Blickwinkeln. Essentiell für die Akzeptanz personalisierter Therapien ist unter anderem die Genauigkeit der Vorhersagen über die Wirksamkeit – die aber wiederum hängt nur zum Teil von genetischen Voraussetzungen ab. Für die Hersteller heißt das: Die möglichen Ergebnisse sollten frühzeitig in der Planung berücksichtigt und ein möglichst vollständiges Bild gezeichnet werden. Und man sollte die Landschaft beobachten und flexibel bleiben, damit man seine Strategie jederzeit anhand von Preis- und Kostenentwicklungen und der Wettbewerbsentwicklung optimieren kann.

Dr. Beate Diefenbach-Streiber stellte die Entwicklung von MorphoSys vom Start-up bis zur Internationalisierung vor und verschwieg dabei nicht, dass dieser Weg gelegentlich steinig war. Um so faszinierender war es, den Werdegang und das Wachstum des Unternehmens zu verfolgen. Viele Schritte wurden erst durch die gezielte Forschung und in der Folge die Erweiterung oder Anpassung des Portfolios möglich. Für jeden (potenziellen) Gründer war dieser Vortrag Lehrstunde und Ermutigung zugleich.

Und es blieb nicht beim reinen Vortragsprogramm: Im Laufe des Tages hatten die Teilnehmerinnen die Gelegenheit, bei einem ausführlichen und sehr kompetent geführten Rundgang die Arbeit der MorphoSys in Augenschein zu nehmen. Hochautomatisiert und gleichzeitig mit viel menschlicher Intelligenz werden in den Laboren die hauseigenen Bibliotheken nach Antikörpern für spezifische Fragestellungen durchforstet, die anschließend für den Einsatz optimiert werden. Auch die Expertinnen hatten angesichts der technischen Möglichkeiten und des Equipments Anlass zum Staunen.

Fazit 1: Die personalisierte Medizin bewegt sich derzeit in einem Spannungsfeld zwischen Möglichkeiten und Unsicherheiten, die nicht allein auf der medizinischen Seite liegen, sondern auch das regulatorische Umfeld und Fragen der Finanzierung betreffen. Es wird spannend sein, die weitere Entwicklung zu verfolgen und mitzugestalten.

Fazit 2: Aus hervorragenden wissenschaftlichen Ergebnissen lassen sich mit Ideen und Beharrlichkeit erfolgreiche Unternehmen entwickeln

Fazit 3: Die Mischung aus Vorträgen und Networking machen die Treffen der VBU-Managerinnen immer wieder zu einem besonderen und besonders lohnenden Erlebnis. Die nächste Möglichkeit, sich davon zu überzeugen, gibt es am 27. Oktober 2017 bei der DECHEMA in Frankfurt – den Termin sollte man sich also jetzt schon vormerken!

Mehr unter http://v-b-u.org/mn.html

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Achema_Gruenderpreis_positiv_BildschirmZum zweiten Mal sind unternehmungsfreudige Wissenschaftler, zukünftige Gründer und Inhaber von Start-Ups aufgerufen, sich um den ACHEMA-Gründerpreis zu bewerben. Ab sofort können Ideen, Konzepte und Businesspläne aus den Bereichen Chemie, Verfahrenstechnik und Biotechnologie eingereicht werden. Die Finalisten haben die einmalige Chance, sich im Rahmen der ACHEMA 2018 dem internationalen Fachpublikum zu präsentieren. Drei Gesamtsieger erhalten darüber hinaus je ein Preisgeld von 10.000 Euro. 

Alle weiteren Informationen auf www.achema.de/gruenderpreis.

Die chemische Industrie ist Innovationsmotor für zahlreiche andere Branchen. Innovationen in Chemie, Verfahrenstechnik und Biotechnologie können Technologien und Produkte auf breiter Ebene grundlegend verbessern. Doch die Zahl der Firmenneugründungen in diesen Bereichen ist niedrig. Gute Ideen und junge Unternehmer brauchen mehr Unterstützung beim Erschließen neuer Geschäftsfelder; dabei sind der Zugang zu erfahrenen Mentoren und die Möglichkeit, Kontakte zu knüpfen, als mindestens ebenso wichtig anzusehen wie finanzielle Aspekte.

Deshalb schreiben die DECHEMA, die Business Angels FrankfurtRheinMain und der High-Tech Gründerfonds zur ACHEMA 2018 zum zweiten Mal den ACHEMA-Gründerpreis aus. Ideengeber und Unternehmensgründer können sich ab sofort darum bewerben. Abweichend von der ersten Vergabe 2015 besteht diesmal keine Einschränkung auf bestimmte Kategorien; zugelassen sind alle Themen, die auch auf der ACHEMA vertreten sind, vom Anlagenbau bis zur industriellen Biotechnologie.

Der Wettbewerb läuft über drei Phasen – bis 31.3.2017 können Ideen, bis 31.7.2017 Konzepte und bis 31.11.2017 Businesspläne vorgelegt werden. Besonders in den frühen Phasen haben die Bewerber von Beginn an die Möglichkeit, mit hochrangigen fachlich versierten Mentoren ihre Konzepte zu diskutieren und auf dieser Basis Unterstützung für die Ausarbeitung ihrer Businesspläne zu bekommen. Die Bewerber sowie nach dem 1.7.2015 gegründete oder in Gründung befindliche junge Start-Ups sollen schon in dieser frühen Phase Zugang zu potenziellen Investoren bekommen, um die Möglichkeiten einer Finanzierung zu besprechen. Unabhängig vom Zeitpunkt des Einstiegs in den Wettbewerb gehen alle Businesspläne, die bis zum 30. November 2017 vorliegen, ins Rennen um die Finalplätze.

Bis zu zehn aussichtsreiche Gründungen bzw. Gründungsideen erhalten die Möglichkeit, sich auf der ACHEMA 2018 im Rahmen eines Gründerpreisstandes sowie einer speziellen Pitchsession vorzustellen und Kontakte zu knüpfen. Drei Gesamtsieger erhalten darüber hinaus ein Preisgeld in Höhe von je 10.000 Euro.

Träger des ACHEMA-Gründerpreises sind die DECHEMA Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie e.V., die DECHEMA Ausstellungs-GmbH, die Business Angels FrankfurtRheinMain e.V. und der High-Tech Gründerfonds. Unterstützt wird der ACHEMA-Gründerpreis zudem von der Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCh), dem Verein Deutscher Ingenieure (VDI), dem Verband der Chemischen Industrie (VCI) und der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) sowie dem Business Angels Netzwerk Deutschland, eXist und dem Wettbewerb GO-Bio.

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enzymes-bannerOk, it’s not magic but “hard science” – nonetheless, the performance of enzymes in some applications is really breathtaking, especially compared to “conventional” chemical synthesis routes. As research and development advance and ever more processes make it into industrial applications, some trends emerge that might lead the way for the development of the industry.

  • Combination is key

Even though enzymes are highly selective and can perform reactions that are hardly accessible to the synthetic chemist, there are also reactions where chemical catalysts are superior. Thus, the combination of chemical and enzymatic steps is the key to efficient synthetic pathways. Researchers are working on reaction cascades in one-pot systems with compartments where different steps are performed successively without cost-intensive intermediary purifications steps. To avoid solvent incompatibilities – enzymatic reactions usually require aqueous systems, organic chemical reactions are run in organic solvents – gel matrices have been successfully employed.

  • Unlock nature’s tool kit

While “engineered” enzymes may offer perfect properties, there remain applickey-1020000_640ations e.g. in the food industry calling for naturally-occuring enzymes. Fortunately, nature’s tool kit has an almost unlimited supply of different enzymes – turning the identification into the literal search in the haystack. Modern bioinformatics, a better understanding of metabolic pathways and genome mining methods allow for the screening of tens of thousands of genomes to find the right sequence and, hence, the most appropriate natural enzyme.

  • Design your own

Thanks to growing information on the structural biology of proteins, powerful bioinformatics and the integration of databases “tailor-made” enzymes have become more easily accessible. However, designing enzymes and enzymatic systems with desired properties, is still labour-intensive and time-consuming, especially with regard to structural analyses.

  • Leash your enzyme to unleash its potentialdog-1015660_640

Currently, cost is a major hurdle for the use of enzymes, especially if they cannot or only at high cost be recovered from the reaction. Immobilisation is the solution to this problem. A number of methods is available, ranging from the adsorption or covalent binding to mostly  textile carrier materials or covalent links between the enzyme molecules. Another principle is the encapsulation of enzymes in polymer networks or membranes. However, as the performance of an enzyme depends on its tertiary and quarternary structure, enzyme activity may be influenced negatively by the immobilisation. Other problems include steric factors hindering substrate access to the catalytic center. Thus, experts are still searching for more general immobilization procedures that reduce cost and allow for more or less “standardized” process designs.

  • Regard the bigger picture

Even the best enzymatic process is limited by poor reaction technology. Reactor designs that allow for tapping the full potential of the kinetics of enzymatic reactions are still being explored. The challenge lies not least in ensuring maximum mass transfer with minimum shearing of the enzyme-carriers. Thus,chemistry-1027781_640 the cooperation of biotechnologists, organic chemists and process engineers is crucial to ensure the most efficient – and consequently competitive process.

Do you want to know more? Join the PRAXISforum “Enzymes for Industrial Applications” on 8-9 November 2016 in Frankfurt

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