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.

Ankerpeptide erlauben die Anbindung funktionaler Bausteine, zum Beispiel Enzyme, Mikrogele, Partikel an synthetische und natürliche Polymere bei Raumtemperatur in Wasser. Das Protein Engineering ermöglicht es Interaktionen einzustellen und responsive Hybrid-Materialien basieren auf den funktionalen Bausteinen zu entwickeln. Die derzeitigen Einsatzgebiete der funktionalen Biohybrid-Materialien umfassen Textilien bzgl. antimikrobieller Eigenschaften und Färbung, und 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 und um Methodologien der gelenkten Evolution weiterzuentwickeln, zum Beispiel direkte Immobilisierung sekretierter Proteine und Enzyme in Standard Polystyrol-Mikrotiterplatten, um Hintergrundreaktionen während der Aktivitätsmessung zu minimieren. Die Anwendungsgebiete der Ankerpeptidplattform werden zusätzlich in gemeinsamen Forschungsprojekten mit Polymerchemikern, Pflanzen-Physiologen und Biochemikern erweitert.

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

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.