WP 3: Analytik und Modellierung produktiver Systeme

Die Entwicklung von produktiven und nachhaltigen biotechnologischen Prozessen ist eng an die praktische und theoretische Methodenentwicklung für das Prozessverständnis gebunden. Die effiziente Anwendung mikrobieller Systeme als natürliche Katalysatoren in einer technischen Umgebung erfordert ein tiefgreifendes mechanistisches Verständnis von Funktion und Regulierung der Zelle. Diese Aufgabe stellt eine entscheidende Herausforderung in allen Phasen der Prozessentwicklung dar. Work Package 3 entwickelt sachgerechte methodische Lösungen und baut Kapazitäten zur Analyse und Vorhersage produktiver biologischer Systeme auf. Der methodische Rahmen folgt einem interdisziplinären, systemischen Ansatz um biotechnologisch relevante Prozesse von einzelnen Zellen bis hin zu ganzen Populationen abzubilden. Dazu betreibt das UFZ methodische Plattformen wie das ProVIS Zentrum für Chemische Mikroskopie und das Isotopenfraktionierungslabor im Department Isotopenbiogeochemie, die Anorganische Analytik zur Metall Speziation und Metallomik im Department Analytik, die Einzelzellanalyseplattform im Department Solare Materialien, sowie die Flusszytometrie und Biokalorimetrie im Department Umweltmikrobiologie. Das gewonnene Wissen dient der Erstellung prädiktiver Modelle für die Entwicklung effizienter biologischer Produktionssysteme für nachhaltige biotechnologische Prozesse.

Leitfragen

  1. Welche methodischen Entwicklungen in der Analytik und Modellierung sind notwendig, um nachhaltige Bioprozesse zu etablieren?
  2. Wie können analytische Methoden verwendet werden, um biotechnologisch relevante Parameter von der Zelle bis zum Prozessmaßstab zu charakterisieren und zu steuern?
  3. Wie können Modellierung und experimentelle Arbeiten für die Entwicklung experimentell überprüfbarer und prädiktiver Modelle auf Systemebene zusammengeführt werden?

Kontakt

Prof. Dr. Lorenz Adrian
Department Isotopenbiogeochemie
lorenz.adrian@ufz.de
Dr. Florian Centler
Department Umweltmikrobiologie
florian.centler@ufz.de
Dr. Christian Dusny
Department Solare Materialien
christian.dusny@ufz.de