Die Zugabe von Mikropartikeln bei der Produktion pharmazeutischer Wirkstoffe mit filamentösen Mikroorganismen soll die Beeinflussung der Morphologie und eine Erhöhung der Produktionsraten ermöglichen. Gegenüber den herkömmlichen Produktionsprozessen könnten diese optimierten Prozesse durch Verkürzung der Prozesszeiten, Verringerung des Reaktionsvolumens und Vereinfachung der Produktaufarbeitung eine bessere Ökobilanz und höhere Wirtschaftlichkeit besitzen.

Viele Mikroorganismen, die Antibiotika und andere wertvolle Wirkstoffe produzieren, gehören zu den Streptomyceten (z.B. Saccharopolyspora erythraea: Erythromycine) oder filamentösen Pilzen (z.B. Penicillium chrysogenum: Penicilline). Diese filamentösen Mikroorganismen zeigen häufig komplexe Morphologien. In Flüssigkultur können Variationen von klumpenförmigem Wachstum (Pellets) bis zu frei dispergiertem Wachstum (Myzel) auftreten. Es ist möglich, die Wachstumsform durch Zugabe von Mikropartikeln zu beeinflussen und die Produktausbeute zu steigern. Da die industrielle Produktion von Antibiotika rohstoff- und energieintensiv sowie mit einem hohen Abfallaufkommen verbunden ist, fördert die DBU die Entwicklung eines mikropartikelbasierten Bioprozesses mit dem Ziel, die Ökobilanz und die Wirtschaftlichkeit bei der Antibiotikaproduktion zu erhöhen, z.B. durch Verringerung des Reaktionsvolumens/Abfallaufkommens oder der Prozesszeit bei gleichbleibenden bzw. gesteigerten Produktionsraten sowie Unterdrückung der Nebenproduktbildung.

Das DECHEMA-Forschungsinstitut (DFI) arbeitet mit der W42 Industrial Biotechnology GmbH und der Surflay Nanotec GmbH zusammen. W42 verfügt über spezialisiertes Know-how in der Prozess- und Stammentwicklung und stellt u.a. industriell relevante Stämme antibiotikaproduzierender filamentöser Mikroorganismen für das Projekt zur Verfügung. Die Surflay Nanotec GmbH verwendet die Layer by Layer Technologie, um dünne Schichten funktionalisierter Polymere auf die Partikeloberfläche aufzubringen und so die Oberflächeneigenschaften gezielt zu modifizieren. Die funktionalisierten Partikel werden verwendet, um herauszufinden, welche Partikeleigenschaften sich auf die Morphologie der filamentösen Mikroorganismen und auf die Produktivität auswirken. Geeignete Partikel werden in Kultivierungen im kleinen Maßstab (DFI) und großen Maßstab (W42) getestet und Prozesse darauf aufbauend entwickelt.

AZ 30808

Projektbeteiligte:

DECHEMA-Forschungsinstitut (DFI)
Stiftung bürgerlichen Rechts
Theodor-Heuss-Allee 25
60486 Frankfurt am Main

Prof. Dr. Jens Schrader/Dr. Dirk Holtmann
schrader@dechema.de
Holtmann@dechema.de

W42 Industrial Biotechnology GmbH
im BMZ Dortmund
Otto-Hahn-Straße 15
D-44227 Dortmund

Dr. Ansgar Stratmann
a.stratmann@w42biotechnology.de

Surflay Nanotec GmbH (Surflay)
Max-Planck-Str. 3
(im Technologiepark Adlershof)
12489 Berlin

PD Dr. habil. Lars Dähne
l.daehne@surflay.com