PORTEFEUILLE

Projektziel ist die Entwicklung eines skalierbaren Verfahrens zur sterilen Synthese 'bioverträglicher' Adsorbenten. In der Biotechnologie werden heute vielfach lebende Zellen zur Produktion von Pharmaprodukten, Antibiotika oder Vitaminen eingesetzt. Durch den Einsatz 'bioverträglicher' Adsorbenten können spezifische Produkte direkt im Kulturmedium erkannt und entfernt werden. Dadurch werden in der ganzen Kette der Prozessentwicklung, vom 'Screening' bis zur Produktaufarbeitung, aber auch in der Diagnostik, neue Ansätze möglich.

Das Projekt zeichnet sich durch einen ausgeprägten interdisziplinären und angewandten Charakter aus. Die Produkteentwicklung erfordert den gemeinsamen Einsatz von Disziplinen aus der Biotechnologie, der Chemie und den Ingenieurswissenschaften. Aufgrund des neuartigen und originellen Ansatzes im Bereich der In-Situ-Produktabreicherung besitzt das Projekt ein grosses Innovations- und Spin-Off-Potential. Angestrebt wird ein Beitrag zur Lösung biotechnischer Verfahrensprobleme, was auch für die industrielle Biotechnologie interessant ist.

In der ersten Projektetappe wurden Techniken zur Herstellung bioverträglicher Adsorbenten entwickelt. Die Pilotserie basierte auf Kompositmaterialien aus natürlichen Polymeren und feinteiligen Sorbentenpartikeln. Weiterführende Untersuchungen zeigten, dass diese Materialien hervorragende Sorptionseigenschaften haben sowie bioverträglich gegenüber in der Biotechnologie gebräuchlichen Zelltypen und stabil in schwach agitierter, wässriger Lösung sind. Die Prototypen sind jedoch in den in der Biotechnologie gebräuchlichen Puffern und in stark agitierten Lösungen nur für einige Stunden stabil.
Durch die Substitution der natürlichen Polymere mit chemisch dargestellten Polymeren konnte eine bedeutende Verbesserung der Stabilität unter Beibehaltung der Bioverträglichkeit und der Sorptionseigenschaften erreicht werden. Der Herstellungsprozess konnte skaliert (bis multi-kg) und generalisiert (> 70 bioverträgliche Adsorbenten synthetisiert) werden. Biokompatible Adsorbenten werden in unseren Laboren zur Produktion pharmakologischer Wirksubstanzen eingesetzt und weiter optimiert.
Eine Patentrecherche zeigte, dass bioverträglichen Adsorbenten als Material nicht durch Patente geschützt werden können. Jedoch wurde ein Patent auf den Herstellungsprozess eingereicht. Weitere Patente auf spezifische Applikationen sind in Vorbereitung. Aus patentrechtlichen Gründen wurde bisher von einer detaillierten, breiten Vorstellung der Adsorbenten abgesehen. Die Prototypen wurden jedoch potentiellen Kunden/Kollaborationspartner aus Industrie und Akademie nach Unterzeichnen von Geheimhaltungsvereinbarungen (total 15 Verträge) vorgestellt und teilweise zu weiteren Tests zur Verfügung gestellt.
In den beiden letzten Phasen des Projekts wurden die optimierten und patentierten Syntheseprotokolle in Zusammenarbeit mit industriellen Partnern auch auf andere Felder angewandt. Einkapsulierte Adsorbenten wurden auf ihre Anwendbarkeit zur selektiven Abreicherung von unerwünschten Lösungsbestandteilen in komplexen Gemischen getestet. Desweiteren wurde in Zusammenarbeit mit einem industriellen Partner eine Studie zur Einkapsulierung von Ganzzell-Biokatalysatoren für biotechnologische Produktionsprozesse durchgeführt. Der Vergleich mit herkömmlichen Prozessen zeigte, dass einkapsulierte Zellen sowohl eine höhere Langzeit- als auch eine höhere spezifische Aktivität aufweisen. Zudem erlaubt die Einkapsulierung eine erleichterte Separation der Zellen bei Prozessende und ihren wiederholten Gebrauch.
In Zusammenarbeit mit Industriepartnern werden im Moment weitere Anwendungen für die Technologie erschlossen. Hierzu gehört die Entwicklung von Methoden zur Herstellung von Polymerkügelchen im Grössenbereich von weniger als 50µm Durchmesser. Die Einkapsulierung von therapeutischen Substanzen oder einzelnen lebenden Zellen in solche Mikrokügelchen hat ein erhebliches Potenzial in den Bereichen Pharmazie, Kosmetik und Biotechnologie.

Internationales (PCT) Patent angemeldet (28.10.2002).
Invited speaker: Symposium Basler Chemische Gesellschaft, "Biotransformations", Basel 16.11.2001. "Efficiency improvement of biocatalytic mg to kg scale syntheses by tailored adsorbents"

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