Biohybrid Systeme

 

Die Abteilung Biohybrid Systems entwickelt und optimiert Proteine, Enzyme und Peptide für den Einsatz in Biohybridmaterialien mit maßgeschneiderten Eigenschaften und Funktionalitäten. Die Schlüsseltechnologieplattform besteht aus >50 Peptiden, welche in Wasser bei Raumtemperatur an vielfältige Oberflächen binden. Wir haben uns das Ziel gesetzt, die Interaktionen zwischen den zur Immobilisierung eingesetzten Ankerpeptiden und den Oberfläche auf molekularer Ebene zu verstehen. Highlights umfassen Simulationsstudien und ein Protokoll der gelenkten Evolution, welches es erlaubt in einer Runde der gelenkten Evolution zwei bis drei Aminosäuresubstitutionen in den kurzen Ankerpeptiden von 30-100 Aminosäuren einzufügen.

  Schaubild der Themenfelder der Abteilung Biohybrid-Systeme Bio VI Die wissenschaftliche Kompetenz der Abteilung Biohybrid-Systeme basiert auf einer Reihe im Haus entwickelter Methoden und Technologieplattformen für die Gelenkte Evolution.
 
 

Ankerpeptide - eine vielfältig anwendbare biologische Funktionalisierungstechnologie

Ankerpeptide erlauben die Anbindung funktionaler Bausteine, z.B. Enzymen, Mikrogelen und Partikeln an synthetische und natürliche Polymere bei Raumtemperatur in Wasser. Das Protein Engineering ermöglicht es Interaktionen einzustellen und responsive Hybrid-Materialien basierend auf funktionalen Bausteinen zu entwickeln. Die derzeitigen Einsatzgebiete der funktionalen Biohybrid-Materialien umfassen unter anderem Textilien mit antimikrobiellen Eigenschaften und Färbung sowie die Immobilisierung von Mikrogelen und antimykotischen Proteinen auf Blattoberflächen für eine effiziente Bereitstellung von Nährstoffen und Pestiziden.

Die Ankerpeptidtechnologie wird gruppenintern für die Enzymimmobilisierung genutzt, um Methodologien der gelenkten Evolution weiterzuentwickeln, zum Beispiel direkte Immobilisierung sekretierter Proteine und Enzyme in Standard-Polystyrol-Mikrotiterplatten, womit Hintergrundreaktionen während der Aktivitätsmessung minimiert werden können. Die Anwendungsgebiete der Ankerpeptidplattform werden zusätzlich in gemeinsamen Forschungsprojekten mit Polymerchemikern, Pflanzen-Physiologen und Biochemikern erweitert.

Unsere weiteren Forschungsthemen

Weitere Forschungsgebiete, welche derzeit evaluiert werden um in Kernthemen zu wachsen sind: Biopolymersynthese mit hyaluronsäurebasierten Systemen, Polymerabbau, zum Beispiel PE, PP und PET, Polymerfunktionalisierung durch Sulfatierung & Oxidation und Polymerkonjugation durch enzymatische Peptidkonjugation.

Biohybrid-Systeme - ein interdisziplinäres Forschungsfeld

In der Abteilung Biohybrid Systems wurde ein breites interdisziplinäres Team zusammengestellt. Kompetenzen zur effizient Kommunikation mit Kooperationspartnern des DWI, unter anderem Textilchemiker, Polymerchemiker und Chemieingenieure, werden somit gefördert. Die Abteilung Biohybrid Systems arbeitet im DWI-Biotechnikum und ist zuständig für die Enzym und Protein Produktion bis zu 100 l Fermentationsvolumen für den Einsatz in Biohybrid-Materialien.