Institut für Biopharmazeutische Technologie AG für

Institut für Biopharmazeutische Technologie

AG für Bioverfahrenstechnik, Membrantechnologie und Zellkulturtechnik

Tätigkeitsbericht 2008

Internet Homepage: www.tg.fh-giessen.de/pm/czermak und www.ibpt.de

Enge Zusammenarbeit mit dem

TransMIT Zentrum für Bioverfahrenstechnik und Membrantechnologie

Tätigkeitsbericht 2008 AG für Bioverfahrenstechnik, Membrantechnologie und Zellkulturtechnik 1

http://www.tg.fh-giessen.de/pm/czermak

http://www.ibpt.de/

Das Jahr 2008 war für unsere Arbeitsgruppe geprägt durch die Inbetriebnahme der zwei gentech-

nischen Anlagen (Zellkultur, Bioverfahrenstechnik) und durch die Teilnahme an mehreren interna-

tionalen Kongressen sowie durch außerordentliche Erfolge bei der Einwerbung von Drittmitteln

(LOEWE Schwerpunkt, AIF/BMWI, DBU) für die Jahre 2008 – 2011 mit Förderzusagen von insge-

samt 4,7 Millionen Euro. 2008 war wiederum ein sehr erfolgreiches Jahr.

Die Arbeitsgruppe setzte sich 2008 aus folgenden Mitarbeitern zusammen:

Prof. Dr.-Ing. Peter Czermak Dr.-Ing. Denise Freimark

Dipl.-Ing. Ronald Michalsky Dr. sc.tech. Zoltan Kovacs

Dipl.-Ing. Konrad Grau Dipl.-Ing. Pablo Pino Grace

Dipl.-Ing. Mehrdad Ebrahimi Dipl.-Ing. Larisa Engel

Dipl.-Ing. Tobias Hahn Dipl.-Biol., Dipl.-Ing. Christian Weber

Dipl.-Ing. Tanja Grein Dipl.-Ing. Sebastian Pohl

Dipl.-Ing. Kikavous Schams Ashagi Dipl.-Ing. Matthias Hartwich

Dipl.-Ing. Alexander Brix Dipl.-Ing. Miriam Hensgen

Dipl.-Ing. Matthias Meininger

cand. Ing. Imke Hannemann (Diplomandin) cand. Ing. Laura Placido (Hiwi)

cand. Ing. Daniel Willershausen (Diplomand) cand. Ing. Andreas Wienold (Praktikant)

cand. Ing. Arnoud Djoussi (Hiwi, Praktikant) cand. Ing. Constanze Sehl (Diplomandin)

cand. Ing. Steffen Kerker (Hiwi, Praktikant) cand. Ing. Christian Schwarz (Hiwi, Praktikant)

cand. Ing. Bahman Ossouli (Hiwi) cand. Ing. Andy Manteuffel (Hiwi)

Miriam Weil Therese Lind

Sigrid Netz Lutz Born

Ihre Diplomarbeiten fertigten in unserem Labor die Studierenden Tobias Hahn, Pablo Pino Grace

(FH Lippe) und Tanja Grein an.

Zusätzlich waren eine Reihe von Studierenden im Rahmen ihrer Seminar- und Projektarbeiten in

unsere Projekte eingebunden.


Lehre - Statistik WS 2007/2008 Vorlesungen/Seminare: Bioreaktoren und periphere Einheiten (BT 5/BPT 5) 2 SWS – 48 Teilnehmer

Bioprozesstechnik (BT 5) 4 SWS – 20 Teilnehmer

Bioproduktaufarbeitung (BPT 5/BT 5) 1 SWS – 48 Teilnehmer

BPS-Seminar

Projektarbeit (BPT 6/BT 6)

Einführung in das Berufsfeld (BPT 1/BT1) – 45 Teilnehmer

Praktika Bioprozesstechnik (BT 5) 4 SWS – 20 Teilnehmer (4 Gruppen)

Bioproduktaufarbeitung (BPT 5/BT 5) 2 SWS

– 36 Teilnehmer (7 Gruppen)

Exkursionen PAT Kongreß, Frankfurt – 16 Teilnehmer

Christian Hansen, Pohlheim – 9 Teilnehmer

SS 2008 Vorlesungen Membrantechnologie (BPT 4/BT 4) 2 SWS – 40 Teilnehmer

Pharmazeutische Technologie (BPT 4) 5 SWS – 23 Teilnehmer

Zellkulturtechnik (BPT 6/BT 6) 2 SWS – 45 Teilnehmer

Sicherheit biotechnischer Anlagen (BT 6/BPT 6) 2 SWS – 24 Teilnehmer

Industrielle Biokonversion (Dr. Karau, Evonik) 2 SWS – 17 Teilnehmer

BPS-Seminar


Praktika Pharmazeutische Technologie (BPT 4) 2 SWS – 23 Teilnehmer (5 Gruppen)

Zellkulturtechnik (BT 6/BPT6)

Exkursionen Weiss Klimatechnik, Reinraum Seminar – 23 Teilnehmer


WS 2008/2009 Vorlesungen/Seminare: Bioreaktoren und periphere Einheiten (BT 5/BPT 5) 2 SWS – 48 Teilnehmer

Bioprozesstechnik (BT 5) 4 SWS – 20 Teilnehmer

Bioproduktaufarbeitung (BPT 5/BT 5) 1 SWS – 48 Teilnehmer

BPS-Seminar


Einführung in das Berufsfeld (BPT 1/BT1) – 45 Teilnehmer

Praktika Bioprozesstechnik (BT 5) 4 SWS – 20 Teilnehmer (5 Gruppen)

Bioproduktaufarbeitung (BPT 5/BT 5) 2 SWS – 40 Teilnehmer (9 Gruppen)

Exkursionen Christian Hansen, Pohlheim – 14 Teilnehmer

Eingebunden in die Lehre waren alle Mitarbeiter und bei der Pharmazeutischen Technologie die AG von

Prof. Runkel. Herr PD Dr.-Ing. Ralf Pörtner (TUHH) übernahm in der Zellkulturtechnik einen Teil der Vorle-

sung. Erstmalig führte Dr. Andreas Karau von Evonik eine Wahlpflichtveranstaltung „Industrielle Biokonver-

sion“ durch.

Diplomarbeiten In den Laboren der AG durchgeführt: Pablo Pino Grace: Automatisierung und Optimierung

von Festbettreaktoren zur Herstellung zellbasierter

therapeutischer Implantate - Cellbeads

Tobias Hahn: Aufbau und Inbetriebnahme einer Ver-

suchsanlage zur membrangestützten Extraktion von

Milchsäure

Tanja Grein: Aufreinigung des Baculovirus Autogra-

pha californica M nucleopolyhedrovirus mittels Memb-

ranfiltration

Externe Diplomarbeiten von Prof. Czermak als 1. Referenten betreut: Sebastian Müller: Optimierung der Kultivierungsbedingungen für die Herstellung eines Ersatzes

für Bänder und Sehnen, bestehend aus verdichteter Kollagen Typ I Biomatrix und

humanen Hautfibroplasten Ronald Michalsky: Purification of a prototype baculovirus suspension by filtration Miriam Hensgen: Production and purification of minute virus of mice


Stefan Debus: Kultivierung von MDCK Suspensionszellen und Optimierung der Influenza-

Saatvirusproduktion im Wave-Bioreaktor

Matthias Meininger: Esterification of Lactic Acid and Ethanol to Ethyllactate by immobilized Lipase B from

Candida Antarctica

Christian Elmshäuser: Detection of diffusion and reduction of nitrate and nitrite in cured meat

Stefanie Heuser: The Influence of the Enzyme Solubility and the Presence of other Components on its Pas-

sage during Microfiltration

Nina Franzke: Umstellung der IPK-Messung ionogener Bestandteile von Infusionslösungen im GMP-

regulierten Umfeld

Rodriguez Azebaze: Weiterentwicklung einer externen biologischen Entschwefelungseinheit unter Optimie-

rung der Betriebsbedingung und Modifikation der Füllkörper

Experimentelle Projektarbeiten In den Laboren der AG durchgeführt:

Katharina Berse, Johanna Mock: Herstellung von Nanopartikeln mittels Membrantechnologie sowie klassi-

scher Verfahren Tatjana Ostaptschuk, Julia Brausmann: Untersuchungen zur Simulation eines Vorreinigungsverfahrens

(Flotation) zur Wasseraufbereitung

Andy Manteuffel, Bahman Ossuli: Membrangestützte Extraktion von Milchsäure – Verlauf des Extraktions-

prozesses in Abhängigkeit der Initialkonzentration der Feedlösung

Markus Jost, Johannes Krüger-Wittmack: Untersuchung von Lactobacillus delbrueckii und Bacillus coagu-

lans zur Milchsäurefermentation

Arnoud Djoussi: Herstellung und Aufarbeitung von Inulinase mit Kluyveromyces marxianus var. bulgaricus


Im Jahr 2008 wurde eine Reihe von Projekten erfolgreich bearbeitet, weitergeführt oder abge-

schlossen. Die Finanzierung der Arbeiten erfolgte durch Mittel aus der Industrie, der Deutschen

Bundesstiftung Umwelt – DBU, dem Bundesministerium für Bildung und Forschung - BMBF, dem

Bundesministerium für Wirtschaft - BMWi, dem Hessischen Ministerium für Wissenschaft und

Kunst und der Fachhochschule Giessen-Friedberg. Im Folgenden werden die Arbeiten kurz vor-

gestellt.

Schwerpunkt Membrantechnologie

M1: Enzymatisch katalysierte Herstellung von Galacto- und Fructo- Oligosacchariden in verschiedenen kontinuierlichen Membranreaktor-Systemen Bei der enzymatischen Hydrolyse von Lactose wird, bedingt durch eine Tranferase-Aktivität der Enzyme auch ein Transfer von Galactose zu anderen Zuckern bewirkt, dabei werden Galacto-Oligosaccharide GOS produziert. Diese werden im Gegensatz zur Lactose sehr langsam hydrolysiert sowohl in vivo als auch in vitro. Diese Galacto-Oligosaccharide werden als niedermolekulare, nicht viskose, wasserlösliche flüssige Ballaststoffe bezeichnet. Sie werden als physiologisch aktive funktionelle Lebensmittel angesehen, die das Wachstum von Bifido-Bakterien im Darm fördern und deshalb wird ihnen noch eine Reihe weiterer nützlicher Eigenschaften zur Förderung der Gesundheit zugeschrieben. Bei der Umsetzung von Saccharose mit Inulinase werden ebenfalls langkettige Zucker – Fructo-Oligosaccharide FOS – gebildet, denen die gleichen Eigenschaften zugeschrieben werden. Die Fructo- und Galacto-Oligosaccharide finden industrielle Anwendung als Nahrungsmittelergänzung im Kinderernährungs-bereich, und werden darüber hinaus als diätetisches Nahrungsmittel in funktionellen und präbiotischen Le-bensmitteln eingesetzt.



30 60 90 120 150 1800

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4

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FTase from A. niger

FTase from K. Bulgaricus

Synthesis Time [min]

FOS

[%]

Im Rahmen des Projektes wurden Ergebnisse zur kontinuierlichen Herstellung von Galacto- und Fructo-Oligosacchariden durch enzymatische Umsetzung von Lactose bzw. Saccharose mittels nativer und immobi-lisierter kommerziell verfügbarer ß-Galactosidasen bzw. nativer fermentativ hergestellter und kommerziell verfügbarer Inulinasen in verschiedenen kontinuierlichen Membranreaktor-Systemen erarbeitet, die notwen-digen analytischen Methoden etabliert und die Ergebnisse international präsentiert. Je nach Enzymherkunft, Reaktionsbedingungen und Substratkonzentration wurden Ausbeuten bis zu 42% GOS und bis zu 12% FOS am Gesamtzuckergehalt erreicht. Die seit 2001 laufenden Entwicklungsarbeiten werden kontinuierlich weitergeführt. Zur Zeit liegen die Schwerpunkte auf der Modellierung der Reaktorkonzepte, der Untersuchung alternativer Immobilisierungs-methoden mittels Chromatographiemembranen, die Entwicklung neuer Reaktorkonzepte und die Optimie-rung der Produktanalytik. Darüber hinaus konzentriert sich die Arbeitsgruppe seit kurzem auf die durch Inulinase katalysierte Herstel-lung von Fructo-Oligosacchariden FOS im Membranreaktor. Dabei wird das Enzym mittels der Hefe Kluyve-romyces marxianus hergestellt und mittels Fällung und Ultrafiltration aufgearbeitet.


M2: Virusfiltration Die Projekte wurden 2007/2008 an der Kansas State University und der Colorado State University im Rah-men der Diplomarbeiten von Miriam Hensgen und Ronald Michalsky weitergeführt. Den Kollegen Pfromm, Pasarelli und Wickramasinghe sei herzlich gedankt. Inzwischen ist das Baculovirus–System von Kollegin Pasarelli für weitere Studien bei uns etabliert (Diplomarbeit Tanja Grein) und wird neben der Forschung auch im Zellkultur-Praktikum eingesetzt. Bei der Herstellung pharmazeutischer Wirkstoffe, Impfstoffe oder viralen Partikeln für die Gentherapie wer-den besonders hohe Anforderungen an die Sicherheit der Produkte gestellt. Zum einen gilt es, potentielle Virusverunreinigung aus Arzneimitteln sicher zu entfernen, und zum anderen, wenn das Virus oder virale Vektoren/Partikel das Produkt sind, die Viren/viralen Partikel so aufzukonzentrieren, dass die erforderliche Wirkdosis bei gleichzeitig hoher Produktreinheit und Infektivität erreicht wird. Bei der Virusentfernung konzentriert man sich naturgemäß bei der Charkterisierung von Trennsystemen auf die kleinsten möglichen Viren z.B. Parvoviren oder Picornaviren (ca. 20 nm), wo hingegen bei der Produkt-konzentrierung z.B. von Adeno assoziierten Viren (AAV, 25 nm), Murine Leukemie assoziierten Viren (MLV, 80-100 nm) oder Retroviren (80-120 nm) bzw. darauf basierenden Vektoren/Partikeln die Trennung des Pro-duktes von möglichen pathogenen Verunreinigungen und die effektive Aufkonzentrierung im Vordergrund stehen. Zu diesen Zwecken hat sich der Einsatz von Ultra- und Nanofiltrationsmembranen sowie die Ver-wendung von sogenannten Chromatographie-(Adsorber)-Membranen bewährt.

Neben der Untersuchung von Membranen für weitere Vi-russysteme und der Produktion dieser Viren, z.B. mit Insek-tenzelllinien, muss auch eine Charakterisierung der Leis-tungsfähigkeit neuer Membranstrukturen erfolgen. Ziel die-ser Untersuchungen ist es, eine Methode zu entwickeln, bei der mit nicht infektiösen Viruspartikeln die Charakterisie-rung von Membranen durchgeführt werden kann und auf dieser Basis ein Integritätstest für die Membranen aufge-baut werden kann. Das größte Problem in diesem Zusam-menhang ist die sichere und reproduzierbare Detektion der viralen Partikel, denn aufgrund der fehlenden Infektiosität kann mit den klassischen zellbasierten Methoden wie z.B. Plaque-Test oder Lyse-Test (hier werden Zellen infiziert und die infizierten Zellen bzw. vitalen Zellen gezählt) nicht gearbeitet werden.


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Stabilität des AcMNPV in Ab-hängigkeit von der Temperatur und Filtrationsleistungen der eingesetzten Membranen.

Zur Zeit werden am Beispiel eines rekombinanten Baculovirus Autographa californica M Nucleopolyhedrovi-rus (AcMNPV) codiert mit GFP (green fluorescence protein) Untersuchungen zur Stabilität und zur effizien-ten Reinigung mit verschiedenen Membranen durchgeführt. Der Viruspartikel wird mit SF21 Zellen produ-ziert. AcMNPV wurde als Proteinexpressionsvektor etabliert und wurde kürzlich zur Entwicklung eines Impf-stoffes gegen den humanen Papillomavirus verwendet. Desweiteren wird der Virus als Vektor für die Gen-therapie und als Biopestizid gegen verschiedene Insekten verwendet.

M3: Effiziente Wasseraufbereitung aus Ölfeldern – Untersuchungen zum Einsatz neuer keramischer Membranen

Ziel der Arbeiten ist es, zum schonungsvollen Umgang mit der wertvollen Ressource Wasser bei der Ölge-winnung beizutragen. Denn wo Rohöl aus der Erde gepumpt wird, wird auch viel Wasser benötigt (Drucker-höhung des Ölfeldes, Herauslösung des Öls) und verschmutzt, bei der Gewinnung eines Barrel Öl werden bis zu 8 Barrel Wasser benötigt. Da viele Ölfelder in Gebieten mit fortschreitendem Wassermangel und wachsender Bevölkerung liegen, wird es immer wichtiger, dieses „Produktionswasser“ so zu reinigen, dass es für die Bewässerung eingesetzt werden kann und bestehende Reservoirs nicht gefährdet. Auch beim Säubern von Tankern und bei der Ölförderung durch Bohrinseln fällt in großen Mengen schadstoffbelastetes Wasser an, das zum Schutz der Weltmeere gereinigt werden muss. Bei den bisher praktizierten Filtrations-verfahren kommen Membranen zum Einsatz, die emulgierte Kohlenwasserstoffe, Salze und andere stark giftige Substanzen zurückhalten. Doch dabei treten verschiedene Probleme auf, die wiederum eine langwie-rige Reinigung der Membranen und die Vorbehandlung des belasteten Wassers erforderlich machen. Um diesen hohen, kostenintensiven Aufwand zu verringern, wurden keramische Membranen untersucht. Des Weiteren werden effiziente Reinigungskonzepte basierend auf Rückspülung, chemischer Reinigung und Ultraschallreinigung für die Membranen untersucht und optimiert.



Verbesserte Fluxleistung bei durch Ultraschall unterstützter Rückspülung der keramischen Membranen. Problem: Oberflächenbeschädigungen der keramischen Membran.


M4: Entwicklung eines prozessintegrierten, mehrstufigen Membranverfahrens zur Reduzierung von persistenten CSB im EOP- Abwasserstrom der Zellstoffindustrie mittels keramischer Ultra-, und Nanofiltrationsmembranen Das am 1.12.2008 begonnene Forschungsprojekt zielt auf die Entwicklung eines mehrstufigen und integrierten Membranverfahrens zur Abtrennung persistenten CSB insbesondere Lignine aus dem EOP (Bleicherei)-Abwasserstrom der Zellstoffindustrie mittels keramischer Ultra-, und Nanofiltrationsmembranen ab. Im Rahmen des Projekts soll die generelle Eignung, die Leistungsfähigkeit und Energieeffizienz der eingesetzten anorganischen Membranen im Vergleich zu organischen Membranen untersucht werden. Das Ziel der Verfahrensentwicklung ist ein möglichst hoher Konzentrationsfaktor des Lignins im Retentat (>50 %) und eine Reduzierung von CSB-Fracht (>35%) im Permeat zu erreichen. Ferner soll das innovative Verfahren seine optimale Energieeffizienz unter Beweis stellen können, da das konzentrierte Lignin als Brennstoff zu interner Energiebereitstellung der Zellstofffabrik (Zellstoffausschlussverfahren und damit verbundene Ligninabtrennung, Chemikalienrückgewinnung etc.) wieder eingesetzt werden kann.

aus: Chemie Ingenieur Technik 77 (2005) 5, 559-564


M5: Membrangestützte Extraktion Ziel des Projektes war die Gewinnung von Milchsäure aus Fermentationsbrühen zur Herstellung von Poly-milchsäure mittels membrangestützter Extraktion mit ionischen Flüssigkeiten zu untersuchen. Dabei gilt es, den Kontakt des Extraktionsmittels mit der Fermenterbrühe durch Verwendung einer Membran zu vermeiden und so die direkte Extraktion aus dem Fermenter zu ermöglichen. Es wurden verschiedene hydrophobe or-ganische und anorganische Membranen untersucht, die Effizienz des Stofftransportes bestimmt sowie der Übertritt von Extraktionsmittel in die wässrige Phase trotz Membranbarriere untersucht.

Schwerpunkt Bioverfahrenstechnik B1: Entwicklung eines Membranbioreaktor-Systems mit getauchten keramischen Flachmembranen für die kontinuierliche Herstellung von organischen Säuren Im Rahmen dieses zum 1.8.2008 gestarteten Projektes wird ein Membranbioreaktor-System zur kontinuierli-chen Herstellung von organischen Säuren mit thermophilen Organismen am Beispiel der Milchsäure unter Verwendung von getauchten keramischen Flachmembranen entwickelt. Milchsäure ist eine der Carboxylsäuren, die erfolgreich mittels Fermentation hergestellt wird. Die Nutzung von Milchsäure zur Herstellung von biologisch abbaubaren Polymeren sowie die Verwendung in lebensmit-teltechnologischen, pharmazeutischen und kosmetischen Formulierungen sind derzeit die wichtigsten und interessantesten Anwendungen für diesen Rohstoff. Das weltweite Marktwachstum für Milchsäure wird für das nächste Jahrzehnt mit 12–15% pro Jahr prognostiziert. Aufgrund des weiter steigenden Bedarfs an Milchsäure besteht ein kontinuierlicher Bedarf an noch effizienteren Fermentationsprozessen und neuen

Technologien für die Isolierung und Reinigung der fermentativ aus nachwachsenden Rohstoffen produzier-ten Milchsäure. Für die kommerzielle fermentative Herstellung von Milchsäure werden heutzutage fast aus-schließlich homofermentative Milchsäurebakterien verwendet. Thermophile Stämme mit einem Temperatur-Optimum bei ca. 50°C werden hierbei bevorzugt eingesetzt.

Im Rahmen des Projektes wird als Modellsystem zur fermentativen Herstellung von organischer Milchsäu-re der thermophile Mikroorganismus Bac. coagulans eingesetzt. Die Fermentation ist stark durch den pH-Wert beeinflusst, da eine Endprodukt-Inhibierung des Wachstums vorliegt. Hohe Produktivitäten können mit Hilfe von Zell-Recycle-Systemen, Repeated Batch oder kontinuierlichen Fermentationen erreicht wer-den. In diesen alternativen Verfahren werden oft Membranen zur Rückhaltung der Milchsäurebakte-rien eingesetzt, während simultan Fermentationsbrü-he bzw. Milchsäure aus dem Fermenter entfernt wird. Dieses Vorgehen im so genannten Membran-Bioreaktor hat gegenüber dem konventionellen Batch-Verfahren eine Reihe von Vorteilen. So ermög-licht dieses Verfahren z.B. eine Reduktion der Pro-dukt-Inhibierung und höhere Zelldichten. Aus energe-


tischer Sicht sind hierbei besonders die aus der Abwasserreinigung bekannten und dort inzwischen etablier-ten Membranbioreaktor-Systeme mit getauchten Membranen, z.B. Flach- oder Hohlfasermodule, interessant, allerdings wurden in diesem Bereich bisher für den größeren Maßstab nahezu ausschließlich organische Membranen verwendet.


Schwerpunkt Zellkulturtechnik

Z1: Entwicklung eines GMP-gerechten, geschlossenen Produktionssystems zur Herstellung von Transplantaten zur Zell-Therapie - Microencapsulation-based cell therapy Die Entwicklung implantierbarer therapeutischer Zellsysteme (CellBeads®) basierend auf dem Prinzip der Mikroverkapselung ermöglicht die Transplantation von allogenen, genetisch modifizierten Wirkstoff sekretie-renden Zellen ohne die Notwendigkeit einer Immunsuppression. Im Rahmen diese Forschungsprojektes wurden, für einen mehrstufigen pharmazeutischen Produktionspro-zess zur Herstellung von implantierbaren therapeutischen Zellsystemen, zwei unterschiedliche den GMP Anforderungen gerecht werdende Kultivierungssysteme entwickelt. Ein System zur Vermehrung der noch nicht ausdifferenzierten Zellen vor der Verkapselung der Zellen und ein zweites Kultivierungssystem für den Differenzierungsprozess nach der Verkapselung der Zellen. Eine manuelle Kulturführung ist zeitintensiv und damit teuer und aufgrund der erforderlichen Reproduzier-barkeit des Prozesses nicht sinnvoll. Es wurden daher automatisierte Zellkultursysteme für beide Prozesse entwickelt. Beide Systeme sind komplett geschlossene Zellkultursysteme, so dass sie in der Reinraumklasse C betrieben werden können.

In den bisher üblichen Kulturflaschen ist die Anzucht von Zellen sehr arbeitsaufwendig. Festbettreaktoren bieten den Vorteil, dass Zellen automatisiert angeimpft und geerntet werden können. Medienwechsel und Spülschritte lassen sich ebenfalls computergesteuert durchführen. Als Schüttung, welche die Wachstumsflä-che für die Zelle darstellt, wurden Kalk-Natron-Glaskugeln, Borsilikat-Glaskugeln sowie BioNOC II unter-sucht. Dabei zeigte sich ein geringes Zellwachstum auf Kalknatron. Auf BioNOC II und Borsilikat hingegen



4°C

x n x n

IPO2

IPO2

37°C

Abfall Mediumkonditionie-rung

Mediumvorrat

Accutase PBS

T

M

FB

W

5%

ein mit in Zellkulturflaschen vergleichbares Wachstum von ca. 0,6 pro Tag. Da die Zellen von BioNOC II jedoch nur mit einer geringen Ausbeute geerntet werden konnten, wurden alle weiteren Untersuchungen mit 2 mm Borsilikat-Glaskugeln durchgeführt. Festbettreaktoren können durch Pumpen- und Ventilschaltungen geflutet, entleert und mit frischem Medium, Puffer oder für die Ernte mit Enzymlösung erneut befüllt werden ohne dass für den Zellrückhalt weitere Ein-bauten wie Zentrifugen oder Filter notwendig sind. Durch die Entkopplung des Mediumsvorrates und der Enzymlösungen vom eigentlichen Reaktor können diese schonend bei niedrigen Temperaturen gelagert, nach Bedarf zugeführt, in einem Konditionierungsgefäß erwärmt und mit CO2 und O2 eingestellt werden. Über eine online-Überwachung des Sauerstoffgehaltes im Zu- und Abstrom des Festbettes lässt sich die Zellzahl im Reaktor und über die bisherige Kultivierungsdauer auch die Nährstoffkonzentration im Medium bestimmen. Aus bisher im Labormaßstab bis 100 ml Festbettvolumen durchgeführten Kultivierungen konnten die Auf-nahmekinetiken für Sauerstoff und Glukose als wichtigste Prozessparameter bestimmt werden. Mit diesen experimentell ermittelten Werten konnte die Prozessbeschreibung mit den Laborergebnissen überprüft wer-den. Weiterhin wurde der Wachstumsverlauf bestimmt und die Erntestrategie, um die Zellen mit guter Aus-beute und Vitalität aus dem Reaktor zu erhalten, angepasst und optimiert. Das Projekt wird in Zusammenarbeit mit der Cellmed AG mit dem Schwerpunkt der Prozessintensivierung und online-Kontrolle (PAT) weitergeführt.

Z2: Entwicklung eines GMP-gerechten Verfahrens zur Kryokonservierung von Zellen und zellbasierten Implantaten für die regenerative Medizin Im Rahmen des Fördervorhabens sollen Methoden für einen schonenden Kryokonservierungsprozess für Zellen und zellbasierten Implantaten für die regenerative Medizin auf der Basis von bioverträglichen Kryopro-tektiva und optimierten Abkühlungsprofilen entwickelt werden. Zur Bereitstellung der Temperaturprofile muss eine programmgesteuerte Gefrieranlage entwickelt/modifiziert werden, die zur Einhaltung der GMP-Richtlinien direkt an eine Sterilwerkbank anschließbar ist. Dadurch können zelltherapeutische Produkte ohne Kontaminationsrisiko aus dem Herstellungs- in den Kryokonservierungsprozess überführt werden. Da die Zellimplantate mit einer Spritze implantiert werden können, wurde von der AG eine Methode zur Diffe-renzierungskultivierung entwickelt, bei der die Spritze selbst als Bioreaktor dient. Die CellBeads© können somit nach der Differenzierung direkt mittels der zuvor als Reaktor verwendeten Spritze implantiert werden. Bei einer Fertigung dieser Zellimplantate „auf Vorrat“ muss eine geeignete Strategie zur Kryokonservierung der Spritzen-Zellimplantat-Systeme entwickelt werden, da die Spritzen nicht direkt in Flüssigstickstoff gege-ben werden können, aber eine Kühlung auf mindestens -130°C für die Langzeitstabilität der Zellimplantate unabdingbar ist. Eine Strategie könnte sein, die Spritzen mit den Implantaten erst auf -70 bis -80°C zu küh-len und diese dann, in speziellen Behältnissen verpackt, in Stickstoff bei -196°C zu lagern.

Da nach dem Auftauen der Zellim-plantate für die Anwendung keine Selektion der verkapselten Zellen hinsichtlich ihrer Vitalität erfolgt, müssen diese eine nahezu hundert-prozentige Vitalität aufweisen. Dies kann allerdings nur durch ein opti-miertes Einfrier- und Auftauverfahren erreicht werden. Die zur Optimierung des Verfahrens zur Verfügung ste-henden Parameter sind das zeitliche Temperaturprofil beim Abkühlen und Auftauen und die Zusammensetzung des Einfriermediums. Die zugesetz-ten Kryoprotektiva müssen, da nach dem Auftauen bzw. vor der Implanta-tion keine Waschschritte in der Sprit-ze durchführbar sind und diese daher „mit-transplantiert“ werden, biolo-gisch verträglich sein.


Z3: Entwicklung eines injizierbaren Zell-Matrix Komposits zur Regeneration der Bandscheibe Im Rahmen der Förderung durch die Landes-Offensive zur Entwicklung Wissenschaftlich-ökonomischer Exzellenz – LOEWE, Schwerpunkt: Biomedizinische Technik: Bioengi-neering & Imaging, können wir unsere Forschungen zur Re-generation der Bandscheibe weiterführen. Bisher stand die Entwicklung von Bioreaktorsystemen zur Stimulation autologer Bandscheibenzellen in drei-dimensionalen Konstrukten im Vordergrund. Hierzu konnten wir erfolgreich 2 Bioreaktorsysteme entwickeln und testen. Dabei zeigte sich jedoch, dass die grundsätzlichen Probleme des Tissue Engineering insbeson-dere bei der Regeneration der Bandscheibe zum Tragen kommen, d.h. es gelingt nicht, Gewebe (Implantate) herzustellen, die in der Orientierung, Dichte und im Aufbau der extrazellulären Matrix (EZM) dem originalen Gewebe entsprechen. Zudem bereiten die langen Kultivierungszeiträume und die limitierte Zellverfügbarkeit große Schwierigkeiten. Weiterhin müssen die regulatorischen Anforderungen an die Herstellung der Implan-tate eingehalten werden. Aus diesem Grunde werden wir neue Ansätze verfolgen, die zum einen die Verwendung von humanen me-senchymalen Stammzellen hMSC, die nach Differenzierung und Vermischung mit Matrix-Komponenten als Zell-Matrix Gemisch für die Regeneration der Bandscheibe verfügbar sein sollen. Dazu müssen Kultivie-rungssysteme für die hMSC entwickelt werden, deren Differenzierungsstatus bestimmt, die Differenzeirung kontrolliert und die geeignete Vermischung mit “synthetisch” hergestellter EZM untersucht werden. Ziel ist ein Produkt für den matrix assoziierten Zelltransfer für die Bandscheibenregeneration zur Verfügung zu stel-len.

aus: Eur Spine J (2007) 16:447-468


Projekte in Zusammenarbeit mit der AG BPT / Prof. Runkel:

1. Entwicklung eines lipidbasierten Wirkstoffs (S1P) für Target-spezifische Trä-ger zur Behandlung von entzündlichen Hautkrankheiten

Im Rahmen des Verbundprojekts sollen auf nanopartikulären Trägern beruhende topische Dermatika unter-schiedlicher Wirkstoffklassen erarbeitet werden. Ziel des Teilvorhabens ist die Etablierung eines nanoparti-kulären Topikums mit dem Arzneistoff Sphingosin-1-phosphat (S1P) zur Behandlung der Akne vulgaris. Das Teilvorhaben beinhaltet die Darstellung von Sphingosin-1-Phosphat (S1P) und dessen Einbau in nanoparti-kuläre Trägersysteme. Aufgrund der Struktureigenschaften von S1P finden Lipidnanopartikel Verwendung, die hinsichtlich ihrer pharmakodynamischen Eigenschaften überprüft werden. Methoden zur Detektion der Verbindung werden erforscht und validiert. Die nanopartikulären Wirkstoffträgersysteme werden hinsichtlich ihres Targetings mit normalen Zubereitungen verglichen. Für die mit dem Wirkstoff S1P beladenen SLN-Nanopartikel wird im Anschluss eine geeignete Galenik auf Basis einer Creme oder Gel Grundlage erarbei-tet. Entwicklung einer geeigneten Galenik und Formulierung für die mit S1P beladenen SLN Solid Lipid Na-no-Partikel mittels Hochdruckhomogenisator, Rotor-Stator-Prinzip und Membranemulgierung auf Basis eines Gels, einer Macro- oder Nanoemulsion. Aufgabe unserer AG ist das Herstellungsverfahren der Nanopartikel mittels Membrantechnik zu optimieren.

2. Entwicklung eines neuartigen Arzneimittels mit einem auf DNAzyme basie-renden Wirkstoff zur Behandlung der Atopischen Dermatitis

Im Rahmen dieses Projektes soll die Entwicklung eines neuen formulierten Wirkstoffpräparates zur Behand-lung der atopischen Dermatitis basierend auf einem DNAzyme gegen den Transkriptionsfaktor GATA-3 mit Trägersystemen oder anderen hochinnovativen, halbfesten Arzneiformen erfolgen. Um den Wirkstoff DNA-zym an seinen Wirkort, die Epidermis/Dermis zu bringen, könnten als Carrier so genannte „solid lipid nano-particles (SLN)“ dienen. Vorteile von SLN sind die kontrollierte Wirkstofffreisetzung, die geringere Biotoxizi-tät, der Verzicht auf organische Lösungsmittel, eine erhöhte Stabilität des Wirkstoffes, eine hohe Wirkstoffbe-ladung und die Möglichkeit, sowohl lipophile und als auch hydrophile Wirkstoffe zu inkorporieren. Die Herstellung von SLN erfolgte bisher hauptsächlich durch Hochdruckhomogenisation. Nachteile dieses Verfahrens sind aber hohe Scherbeanspruchungen, die auf das Produkt einwirken und eine lange Herstel-lungsdauer, da zunächst ein Premix hergestellt werden muss. Ein neues Verfahren ist die Herstellung von SLN mittels Membranen. Die Membrantechnik wird bereits erfolgreich für die Herstellung von Emulsionen verwendet. Das flüssige Lipid, das zur Herstellung von Emulsionen Verwendung findet, wird für die Herstel-lung von SLN gegen ein bei Raum- und Körpertemperatur festes Lipid ausgetauscht. Die Vorteile der Memb-rantechnik sind die schonendere und schnellere Herstellung und die guten scale-up Möglichkeiten. Die Par-tikelgröße ist leichter steuerbar und die Partikelgrößenverteilung ist sehr eng. Es müssen geeignete Lipide für die Herstellung von SLN mit dem Wirkstoff DNAzym untersucht werden. Auch hier ist die Aufgabe unse-rer AG das Herstellungsverfahren der Nanopartikel SLN mittels Membrantechnik zu etablieren, weiterzuent-wickeln und zu optimieren.


Aktuelle und geplante Forschungsschwerpunkte der AG für Bioverfahrenstechnik und Membrantechnologoie für 2009:

• Entwicklung spezieller Bioreaktorkonzepte und integrierter Verfahren für die Kultivie-rung von Zellkulturen für die Produktion von Viren und Viruspartikeln sowie von the-rapeutischen Proteinen und für die Kultivierung und Stimulation von Stammzellen und Gewebekulturen

• Entwicklung online kontrollierter Prozesse (PAT-Initiative der FDA) zur Herstellung von Implantaten und Produkten für die Zell-Therapie

• Entwicklung spezieller Bioreaktorkonzepte und integrierter Verfahren für enzyma-tisch katalysierte Synthesen

• Entwicklung von membrangestützten Strategien und Konzepten zur Entfernung von Viren, Viruspartikeln und Endotoxinen aus Prozesslösungen

• Entwicklung integrierter Verfahren zur Herstellung von Mikro- und Nanoemulsionen sowie von Nanopartikeln als Drug Delivery Systeme

• Entwicklung von integrierten Membranverfahren zur Abtrennung von Öl und schwer abbaubaren organischen Stoffen, wie Lignin, aus verschiedenen Prozesslösungen

• Entwicklung von Membran-Bioreaktor-Systemen für die weiße Biotechnologie unter Verwendung keramischer Membranen

Kooperationspartner in 2008

Prof. Dr. Frank Runkel, IBPT – Fachhochschule Gießen-Friedberg

Prof. Dr.-Ing. Gerardo Catapano, Universität von Kalabrien, Italien

PD Dr.-Ing. Ralf Pörtner, AG Bioverfahrenstechnik, TU Hamburg Harburg

Prof. Dr.-Ing. Peter Pfromm, Kansas State University, Manhattan, USA

Prof. Dr. Lorena Pasarelli, Kansas State University, Manhattan, USA

Prof. Dr.-Ing. Mary Rezac, Kansas State University, Manhattan, USA

Prof. Dr.-Ing. Ranil Wickramasinghe, Colorado State University, USA

Prof. Dr.-Ing. Roberto Gonzalez, University of Managua, Nicaragua

Prof. Dr.-Ing. Thomas Melin, RWTH Aachen

Prof. Dr,-Ing. Peter Wasserscheid, Universität Erlangen

Prof. Dr.-Ing. Ulrich Müller, Fachhochschule Lippe und Höxter

Prof. Dr. Dieter Eibl, Fachhochschule Zürich/Wädenswil

Prof. Dr. Regine Eibl, Fachhochschule Zürich/Wädenswil

RSC Pharma LTD & Co.KG., Gießen

Delta T GmbH, Gießen

Atech Innovations GmbH, Gladbeck

Applikon Biotechnology b.V., Schiedam, Niederlande

Engelhard Arzneimittel GmbH & Co KG, Niederdorfelden

Pall Deutschland GmbH, Dreieich

Boehringer Ingelheim Vetmedica, St. Joseph, USA


ThyssenKrupp Uhde GmbH, Bad Soden/Leipzig

Cellmed AG, Alzenau

BAMAG GmbH, Butzbach

Sappi Deutschland GmbH, Ehningen

York Pharma GmbH, Homberg

Membrane Engineering GmbH, Salem

Christ Gefriertrocknungsanlagen GmbH, Osterode

CSL Behring GmbH, Marburg

BP Deutschland GmbH, Lingen

Editorial Board - Redaktionsbeirat • The Open Biomedical Engineering Journal (peer reviewed) – Bentham; www.bentham.org/open/tobej/

• International Journal of Biomedical Engineering and Consumer Health Informatics (IJBECHI) - Serials

Publications - http://www.serialspublications.com/journals1.asp?jid=333

• BioForum/BioForum International – Wiley; www.gitverlag.com

• Umwelt Magazin, Springer-VDI Verlag; www.umweltmagazin.de

Veröffentlichungen 2008

Aktuell erschienenes Buch: R. Eibl, D. Eibl, R. Pörtner, G. Catapano, P. Czermak: Cell and Tissue Reaction Engineering, Springer

Publishing SPi, 2008, ISBN: 978-3-540-68175-5


http://www.bentham.org/open/tobej/

http://www.serialspublications.com/journals1.asp?jid=333

http://www.gitverlag.com/

http://www.umweltmagazin.de/

Fachzeitschriften, Proceedings, Buchbeiträge 1. Michalsky R, Peter H. Pfromm, Peter Czermak, Christopher M. Sorensen, A. Lorena Passarelli:

Effects of temperature and shear force on infectivity of the baculovirus Autographa californica M nu-cleopolyhedrovirus, Journal of Virological Methods 153 (2008) p. 90-96

2. Engel L, M. Ebrahimi, P. Czermak: Membrane-Chromatography-Reactor-System for the Continu-ous Synthesis of Galactosyl-Oligosaccharides, Desalination 224 (2008) p. 46-51

3. Czermak P, D. L. Grzenia, A. Wolf, J.O. Carlson, R. Specht, B. Han, S.R. Wickramasinghe: Puri-fication of Densonucleosis Virus by Tangential Flow Ultrafiltration and by Ion Exchange Membranes, Desalination 224 (2008) p. 23-27

4. Ebrahimi M, G. Lavi, T. Schmidts, F. Runkel, P. Czermak: Development and Production of Oil-in-Water Vehicles Sub-micron Emulsion Using Tubular Ceramic Membranes, Desalination 224 (2008) p. 40-45

5. Weber C, S Pohl, R Poertner, C Wallrapp, P Geigle, P Czermak: Development of a Production Process for Stem Cell Based Cell Therapeutic Implants Using Disposable Bioreactor Systems, in J. Vander Sloten, P. Verdonck, M. Nyssen, J. Haueisen (Eds.): ECIFMBE 2008, IFMBE Proceedings 22, pp. 2277–2280, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2009

6. Weber C, S. Pohl, R. Pörtner, C. Wallrapp, P. Geigle, P. Czermak: Entwicklung eines Herstel-lungsverfahrens für stammzellbasierte zelltherapeutische Implantate, Chemie Ingenieur Technik 80 (2008) 9, 1286

7. Hensgen M I, P Czermak, J O Carlson, S R Wickramasinghe: Purification of Minute Virus of Mice using High Performance Tangential Flow Filtration, Proceedings 12. Aachener Membran Kolloquium 2008, p. 651-658, VIVTA Aachen 2008

8. Engel L, Djoussi A, Hahn T, Grau K, Ebrahimi M, Czermak P: Membrane Assisted Production of Fructo-Oligosaccharides in a Continuous Process, Proceedings 12. Aachener Membran Kolloquium 2008, p. 616-622, VIVTA Aachen 2008

9. Ebrahimi M, L. Placido, L. Engel, K. Shams Ashaghi, P. Czermak: A Novel Ceramic Membrane Reactor System for the Continuous Enzymatic Synthesis of Oligosaccharides, Proceedings 12. Aa-chener Membran Kolloquium 2008, p. 609-615, VIVTA Aachen 2008

10. Ebrahimi M, K. Shams Ashaghi, L. Engel, P. Mund, P. Bolduan, P. Czermak: Investigations on the Use of Different Ceramic Membranes For Efficient Oil-Field Produced Water Treatment, Pro-ceedings 12. Aachener Membran Kolloquium 2008, p. 147-152, VIVTA Aachen 2008

11. Michalsky R, A L Passarelli, P H Pfromm, P Czermak: Purification of the Baculovirus Autographa californica M Nucleopolyhedrovirus (AcMNPV) by Ultrafiltration, Proceedings 12. Aachener Membran Kolloquium 2008, p. 659-664, VIVTA Aachen 2008

12. Czermak P, T Steinle, M Ebrahimi, T Schmidts, F Runkel: Membrane Assisted Production of S1P Loaded SLNs for the Treatment of Acne vulgaris, Proceedings 12. Aachener Membran Kolloquium 2008, p. 601-608, VIVTA Aachen 2008

13. Czermak P, Djoussi A, Engel L, Hahn T, Grau K, Ebrahimi M: Membrane Assisted Production of Fructo-Oligosaccharides in a Continuous Process, International Congress on Membranes and Mem-brane Processes (ICOM 2008), Vol II, p. 784-785, Honolulu, USA, 12.-18.7.2008

14. Djoussi A, Engel L, Hahn T, Grau K, Ebrahimi M, Czermak P: Membrane Assisted Production of Fructo-Oligosaccharides in a Continuous Process, Proceedings Engineering with Membranes 2008, p. 364-365, Vale do Lobo, Portugal, 25.-28.5.2008

15. Michalsky R, A L Passarelli, C M Sorensen, P H Pfromm, P Czermak: Purification of the Baculo-virus Autographa californica M Nucleopolyhedrovirus (AcMNPV) by Tangential Flow Ultrafiltration, Proceedings Engineering with Membranes 2008, p. 419-420, Vale do Lobo, Portugal, 25.-28.5.2008

16. Ebrahimi M, K Shams Ashaghi, L Engel, P Czermak: Characterization and Application of Different Ceramic Membranes For the Oil-Field Produced Water Treatment, Proceedings Engineering with Membranes 2008, p. 231-232, Vale do Lobo, Portugal, 25.-28.5.2008

17. Nehring D, R Pörtner, P Czermak: Integrated in line filtration: A method to produce high concen-trated retroviral vector titer supernatant, Proceedings Engineering with Membranes 2008, p. 313-315, Vale do Lobo, Portugal, 25.-28.5.2008


18. Czermak P, M Ebrahimi, R Hackel, G Catapano: Feasibility of ceramic ultra- and nanofiltration membranes for removal of endotoxins, Proceedings of the 10th World Filtration Congress, Vol. 2, p. 487-491, April 14-18, 2008, Leipzig, Germany

19. Ebrahimi M, L Placido, L Engel, K Shams Ashaghi, P Czermak: Two stage integrated ceramic membrane reactor system for the continuous enzymatic synthesis of oligosaccharides, Proceedings of the 10th World Filtration Congress, Vol. 2, p. 492-496, April 14-18, 2008, Leipzig, Germany

20. Engel L, M Ebrahimi, K Schams, P Czermak: Chromatography membrane reactor system (CMCRS) for the continuous synthesis of galactosyl-oligosaccharides, Proceedings of the 10th World Filtration Congress, Vol. 2, p. 538-542, April 14-18, 2008, Leipzig, Germany

21. Czermak P, M Ebrahimi, K Shams Ashaghi, L Engel, P Mund: Feasibility of using ceramic ultra- and nanofiltration membranes for efficient treatment of produced water, Proceedings of the 10th World Filtration Congress, Vol. 2, p. 140-144, April 14-18, 2008, Leipzig, Germany

22. Nehring D, R Pörtner, P Czermak: Production of retroviral pseudotype vectors in fixed bed reactors for use in gene therapy, in Noll T. (ed.) Cells & Culture, Proceedings of the 20th ESACT Meeting, Dresden, Germany, June 17-20, 2007, Springer Dordrecht 2008

23. Weber C, S Gokorsch, P Czermak: Chondrogenic Differentiation of Human Mesenchymal Stem Cells during Multiple Subcultivation, in Noll T. (ed.) Cells & Culture, Proceedings of the 20th ESACT Meeting, Dresden, Germany, June 17-20, 2007, Springer Dordrecht 2008

24. Czermak P, DL Grzenia, A Wolf, JO Carlson, R Specht, B Han, SR Wickramasinghe: Concentra-tion and Purification of Densonucleosis Virus by Tangential Membrane Filtration and by Ion Ex-change Membranes, in Noll T. (ed.) Cells & Culture, Proceedings of the 20th ESACT Meeting, Dres-den, Germany, June 17-20, 2007, Springer Dordrecht 2008

Vorträge 2008 1. Czermak P, M. Ebrahimi, P. Mund: Feasibility of using ceramic ultra- and nanofiltration membranes

for efficient treatment of produced water, 10th World Filtration Congress, 14.-18.4.2008, Leipzig, Germany

2. Czermak P, M Ebrahimi, R Hackel, G Catapano: Feasibility of ceramic ultra- and nanofiltration membranes for removal of endotoxins, 10th World Filtration Congress, April 14-18, 2008, Leipzig, Germany

3. Ebrahimi M, L Placido, L Engel, K Shams Ashaghi, P Czermak: Two stage integrated ceramic membrane reactor system for the continuous enzymatic synthesis of oligosaccharides,10th World Filtration Congress, April 14-18, 2008, Leipzig, Germany

4. Engel L, M Ebrahimi, K Schams, P Czermak: Chromatography membrane reactor system (CMCRS) for the continuous synthesis of galactosyl-oligosaccharides, 10th World Filtration Congress, April 14-18, 2008, Leipzig, Germany

5. Czermak P, C. Weber, S. Pohl, R. Poertner, C. Wallrapp, P. Geigle: Development of a production process for stem cell based therapeutic implant, 35. Annual ESAO Congress, 4.9.2008, Geneva, Switzerland

6. Weber C, S. Pohl, R. Poertner, C. Wallrapp, P. Geigle, P Czermak: Entwicklung eines Herstellungs-verfahrens für Stammzell-basierte zelltherapeutische Implantate, PROCESSNET Jahrestagung 2008, 7.-9.10.2008, Karlsruhe, Germany

7. Czermak P., M. Ebrahimi: Spezielle Problemlösungen für die Wasseraufbereitung in ariden Gebie-ten - VDI Obleute Meeting, Wuppertal, 18.10.2008

8. Weber C, S. Pohl, P Czermak: Zelltherapie – was ist das?, VDI Vortragsreihe, Gießen, 18.12.2008

Posterpräsentationen 2008 1. Czermak P, M. Ebrahimi, G. Catapano: Feasibility of ceramic ultra- and nanofiltration membranes

for removal of endotoxins, 10th World Filtration Congress, 14.-18.4.2008, Leipzig, Germany 2. Ebrahimi M, P. Czermak: Two stage integrated ceramic membrane reactor system for the conti-

nuous enzymatic synthesis of oligosaccharides, 10th World Filtration Congress, 14.-18.4.2008, Leip-zig, Germany


3. Engel L, M. Ebrahimi, K. Schams, P. Czermak: Chromatography membrane reactor system (CMCRS) for the continuous synthesis of galactosyl-oligosaccharides, 10th World Filtration Con-gress, 14.-18.4.2008, Leipzig, Germany

4. Djoussi A, Engel L, Hahn T, Grau K, Ebrahimi M, Czermak P: Membrane Assisted Production of Fructo-Oligosaccharides in a Continuous Process, Engineering with Membranes 2008, Vale do Lobo, Portugal, 25.-28.5.2008

5. Michalsky R, A L Passarelli, C M Sorensen, P H Pfromm, P Czermak: Purification of the Baculo-virus Autographa californica M Nucleopolyhedrovirus (AcMNPV) by Tangential Flow Ultrafiltration, Engineering with Membranes 2008, Vale do Lobo, Portugal, 25.-28.5.2008

6. Ebrahimi M, K Shams Ashaghi, L Engel, P Czermak: Characterization and Application of Different Ceramic Membranes For the Oil-Field Produced Water Treatment, Engineering with Membranes 2008, Vale do Lobo, Portugal, 25.-28.5.2008

7. Nehring D, R Pörtner, P Czermak: Integrated in line filtration: A method to produce high concen-trated retroviral vector titer supernatant, Engineering with Membranes 2008, Vale do Lobo, Portugal, 25.-28.5.2008

8. Czermak P, Djoussi A, Engel L, Hahn T, Grau K, Ebrahimi M: Membrane Assisted Production of Fructo-Oligosaccharides in a Continuous Process, International Congress on Membranes and Mem-brane Processes (ICOM 2008), Honolulu, USA, 12.-18.7.2008

9. Hensgen M I, P Czermak, J O Carlson, S R Wickramasinghe: Purification of Minute Virus of Mice using High Performance Tangential Flow Filtration, Preprints 12. Aachener Membran Kolloquium, 29.-30.10.2008

10. Engel L, Djoussi A, Hahn T, Grau K, Ebrahimi M, Czermak P: Membrane Assisted Production of Fructo-Oligosaccharides in a Continuous Process, Preprints 12. Aachener Membran Kolloquium, 29.-30.10.2008

11. Ebrahimi M, L. Placido, L. Engel, K. Shams Ashaghi, P. Czermak: A Novel Ceramic Membrane Reactor System for the Continuous Enzymatic Synthesis of Oligosaccharides, Preprints 12. Aachen-er Membran Kolloquium, 29.-30.10.2008

12. Ebrahimi M, K. Shams Ashaghi, L. Engel, P. Mund, P. Bolduan, P. Czermak: Investigations on the Use of Different Ceramic Membranes For Efficient Oil-Field Produced Water Treatment, Pre-prints 12. Aachener Membran Kolloquium, 29.-30.10.2008

13. Michalsky R, A L Passarelli, C M Sorensen, P H Pfromm, P Czermak: Purification of the Baculo-virus Autographa californica M Nucleopolyhedrovirus (AcMNPV) by Ultrafiltration, Preprints 12. Aa-chener Membran Kolloquium, 29.-30.10.2008

14. Czermak P, Steinle T, M Ebrahimi, T Schmidts, F Runkel: Membrane Assisted Production of Sphingosine-1-Phosphate (S1P) Loaded Solid Lipid Nanoparticles (SLN) for Treatment of Acne vul-garis, Preprints 12. Aachener Membran Kolloquium, 29.-30.10.2008

15. Weber C, S Pohl, R Poertner, C Wallrapp, P Geigle, P Czermak: Development of a Production Process for Stem Cell Based Cell Therapeutic Implants Using Disposable Bioreactor Systems, Euro-pean Conference on Medicine and Engineering, 23.-27.11.2008, Antwerp, B

Ehrenamtliche Tätigkeiten und Ernennungen von Prof. Czermak - 2008

• Vorsitzender der Fachgesellschaft KUT des Vereins Deutscher Ingenieure (2007 - 2009) • Vorsitzender des VDI Bezirksvereins Mittelhessen e.V. (2006 – 2011) • Jurymitglied der „ALTRAN Foundation for Innovation“ für den mit bis zu einer Mio € dotierten interna-

tionalen Preis 2008 „CO2-Reduction a Technology Challenge“ • Gutachterliche Tätigkeit für die AIF/BMBF und die österreichische Forschungsförderungsgesellschaft • Reviewer für dieverse internationale Fachzeitschriften • Editorial Board von 2 internationalen Fachzeitschriften • Scientific Committee EWM 2008



Kongreßteilnahmen der AG und sonstige Veranstaltungen Teilnahme am:

• 12. Aachener Membran Kolloquium, Aachen (6 Beiträge) • 10th World Filtration Congress , Leipzig (4 Beiträge) • Engineering with Membranes EWM 2008, Val de Lobo, Portugal (4 Beiträge) • International Congress on Membranes and Membrane Processes ICOM 2008, Honolulu (1

Beitrag) • 35th annual meeting of the European Society for Artificial Organs (ESAO), Genf (1 Beitrag) • PROCESSNET Jahrestagung, Karlsruhe (1 Beitrag) • 4th European Conference of the International Federation for Medical and Biological Engi-

neering, Antwerpen (1 Beitrag) Gaststipendiaten aus Iowa – Gastwissenschaftlerin aus Portugal

Setche Kwama-Nana und Charles Mangaali vom Department of Chemical Engineering der Iowa State University of Science and Technology in Ames (USA) absolvierten ihr Sommer-Praktikum (3 Monate) bei uns in der Zellkulturtechnik und wurden von den Mitarbeitern umfassend betreut. Die beiden wurden durch das „Rise-Programm" des Deutschen Akademischen Austauschdiens-tes (DAAD) finanziert. Rise steht für Research Internship in Science and Engineering und kommt Studenten aus Nordamerika zugute. Die Stipendiaten erhalten pro Monat 650 Euro. Desweiteren arbeitete M.Sc. Vanessa Cunha von der Federal University of Santa Catarina/ Technical University of Lisbon (Portugal) an der membrangestützten Synthese von Oligosaccha-riden mit.

Presse/Funk/Fernsehen Die Berichterstattung in den regionalen und überregionalen Medien konzentrierte sich vor allem auf die Förderung des IBPT und IMPS im Rahmen der Landes-Offensive zur Entwicklung Wissen-schaftlich-ökonomischer Exzellenz – LOEWE des Landes. Der von uns Beantragte Schwerpunkt: Biomedizinische Technik: Bioengineering & Imaging wird von 2008 – 2011 mit insgesamt 4.25 Mio € gefördert. Damit erfolgte wiederum eine unabhängige positive Evaluierung der FuE-Tätigkeit unserer AG. Durch Schaffung des Schwerpunktes Biomedizinische Technik - Bioengineering & Imaging werden die an der Fachhochschule Gießen-Friedberg und an der Philipps-Universität Marburg vorhandenen Kompetenzen der Biotechnologie und der Bildgebung zusammengebracht und synergetisch weiterentwickelt werden.

Drucksache 3/2008


Im Rahmen des Schwerpunktes werden durch die Verknüpfung der angewandten FuE-Schwerpunkte der Institute für Biopharmazeutische Technologie IBPT und des Instituts für Medizi-nische Physik und Strahlenschutz IMPS der FH Gießen-Friedberg sowie der klinischen FuE der AG Medizinische Physik der Universitätsklinik Marburg zulassungsgerechte Plattformtechnologien und Verfahren für die zellbasierte und partikelbasierte Therapie entwickelt, mit der Möglichkeit der Optimierung und Kontrolle der Stofftransportvorgänge durch moderne bildgebende Verfahren auf zellulärer Ebene sowie be-gleitender Prozessanalytik auf der Basis automatisierter bildge-bender Verfahren. Dabei werden insbesondere die ingenieurwis-senschaftlichen Fragestellungen zur Entwicklung von zulassungs-gerechten nano- und mikroparti-kulären Transportsystemen zur Therapie sowie die Entwicklung von zulassungsgerechten Reak-tionssystemen für die zellbasierte und nanopartikuläre (Virusparti-kel) Therapie bearbeitet. Damit wird sichergestellt, dass eine Anwendung in der Praxis gewährleistet werden kann. Für diese Aufgabenstellungen ist es uner-lässlich moderne bildgebende Verfahren auf der zellulären und partikulären Ebene in vitro, in vivo und ex vivo einzusetzen, weiterzuentwickeln und zu automatisieren. Um die interdisziplinären An-forderungen zu erfüllen, ist diese Schwerpunktbildung konsequent. Am 6.11.2008 überreichte die Ministerin Lautenschläger zum einen den offiziellen Bescheid für die Förderung des LOEWE Schwerpunktes, und zum anderen überreichte sie die Gründungsurkunde für das Kompetenzzentrum „Biotechnologie und biomedizinische Physik“.

Drucksache 4/2008


Besuch des IBPT und IMPS durch Ministerin Lautenschläger im April 2008

Unser Projekt zur effizienten Wasseraufbereitung aus Ölfeldern wurde zum BMBF Projekt des Monats April 2008 gekürt und in die Hightech Initiative des BMBF aufgenommen

Im Zusammenhang mit unserem Zelltherapie-Projekt berichtete zum einen der Spiegel http://www.spiegel.de/wissenschaft/mensch/0,1518,594048,00.html und zum anderen erschien in 3-SAT im Rahmen der Sendung nano am 3.12.2008 ein Bericht

Eine "Arzneimittelfabrik im Kopf" nach Schlaganfällen

Neurochirurgen möchten Schlaganfall-Patienten mit Stammzellen helfen. Die genetisch veränderten Zellen werden in einem "Teebeutel" in das geschädigte Gehirn transplantiert und sollen entzündungshemmend wirken. Der Leiter der Studie am "International Neuroscience Institute" (INI) in Hannover, Prof. Thomas Brin-ker, sprach von einer Art "Arzneimittel-Fabrik im Kopf". Ein erster Schlaganfall-Patient mit einer Hirnblutung, der Lähmungen im Gesicht und Sprachstörungen hatte, ist erfolgreich operiert. http://www.3sat.de/mediathek/mediathek/10571

Drucksache 2/2008

http://www.spiegel.de/wissenschaft/mensch/0,1518,594048,00.html

Preise Sebastian Pohl erhielt für seine Diplomarbeit „Entwicklung eines Kultivierungssystems für alginat-verkapselte Zellen im Fest-/Wirbelbettreaktor“ im März 2008 den Robert Paul Kling Preis des Ver-eins Deutscher Ingenieure verliehen.

Prof. Dr.-Ing. Peter Czermak und Prof. Dr. Frank Runkel erhielten für das Projekt „Kompatible Solute als Wirkstoffe zur Behandlung der atopischen Dermatitis – Entwicklung geeigneter galeni-schen Formen, z.B. Emulsionen und halbfeste Arzneiformen, als Wirkstoffträger für Kompatible Solute zur Anwendung auf der entzündlichen Haut“ den Forschungspreis der Hessischen Hoch-schulen für Angewandte Wissenschaften 2008 (1. Preis dotiert mit 12.500,- € Preisgeld).


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Institut für Biopharmazeutische Technologie AG für