AG Patel – Fermentation und Formulierung

Im Fokus der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Anant Patel stehen Fermentation sowie Formulierungsmaterialien, -methoden und -technologien. Die Wissenschaftler:innen sind fachlich gesehen sowohl in der Biologie, der Chemie, der Biochemie als auch der Verfahrenstechnik zuhause. 

In der Fermentation arbeitet die AG in erster Linie mit Bioreaktoren, in denen Wirkstoffe von Bakterien und Mikroorganismen hergestellt werden. Das Ziel ist eine effiziente Produktion der Stoffe. Teilweise sind die Mikroorganismen auch selbst das „Produkt“. Damit Wirkstoffe und Mikroorganismen länger haltbar sind und gezielt freigesetzt werden können, werden sie „verpackt“, was in der Fachsprache als Formulierung bezeichnet wird.

Der Fokus des Teams liegt auf der Formulierung speziell von Pflanzenschutzmitteln. Die von den Forscher:innen oft selbst mittels Fermentation hergestellten Wirkstoffe sind teuer und sollten ohne Verluste eingesetzt werden. Hier kommt die Formulierung, also die Verpackung, ins Spiel: Wenn die Stoffe beispielsweise in bioabbaubaren Polymeren „verpackt“ sind, können sie besser auf Agrarflächen verteilt und ganz präzise zu bestimmten Zeitpunkten angewendet werden. Die Forscher:innen arbeiten unter anderem an einer Glyphosat-Alternative: ein umweltfreundlichen Herbizid auf Basis eines natürlichen Zuckers aus Blaualgen.  

Für die Formulierung nutzt das Team biologisch abbaubare Polymere, die zugleich häufig biobasiert sind. Sie arbeiten zum Beispiel mit Alginaten, Chitosanen, Stärken und natürlich Cellulosen, dem größten und am häufigsten auf unserem Planeten vorkommenden Biopolymer. Auch mit synthetischen Polymeren wie Polyvinylalkohol und Polymilchsäure wird in den Laboren gearbeitet.

Und genau an diesem Punkt, den Polymeren, kommen die HSBI-Kunststofftechnik und InCamS@BI ins Spiel: Gemeinsam mit den Kunststofftechniker:innen experimentieren die Forscher:innen der AG beispielsweise an Extrudern wie dem Doppelschneckenextruder. Unter anderem will  das Team gemeinsam Farbstoffe auf Algenbasis für Kunststoffe testen. Dabei sind diverse Herausforderung zu meistern: Da die Farbstoffe in einem Extruder sowohl mechanischer als auch thermischer Belastung standhalten müssen, sind die richtige Einbringung und Stabilisierung der Farbe in den Kunststoff sehr wichtig. Auch dürfen sich die Eigenschaften des Kunststoffs durch die Farbe nicht zu sehr ändern. Und auch die Langzeitstabilität des Produkts (keine Versprödung, Ausbleichen…) muss beachtet werden.

Forschungsschwerpunkte

• Struktur-Wirkungsbeziehungen von Materialien, insbes. Biopolymeren
• Stabilisierung von Wirkstoffen
• Freisetzung von Wirkstoffen aus Smart Materials
• Entwicklung von Kapseln und Granulaten, Fasern, Beschichtungen und Sprays

Labore und Ausstattung

Die exakte aktuelle Ausstattung der Labore finden Sie auf deren jeweiligen Webseiten - bitte klicken Sie auf den Namen des Labors, über das Sie mehr erfahren möchten.

• S1-Labor
  In diesem S1-Labor arbeitet das Team unter anderem mit einem Bioprinter, HPLC, GC und Bioreaktor.
  
  
• Labor für Kunststoffverarbeitung
  Die Herstellung von Kapseln ist oft zeit- und kostenaufwendig, deswegen wird nach anderen Formulierungsmethoden gesucht, um schneller und billiger zu produzieren. Eine mögliche Alternative ist Extrusion: Der Doppelschneckenextruder ermöglicht eine kontinuierliche Produktion, bei der das Extrudat als endloser Faden aus dem Gerät gepresst wird (ähnlich wie Spagetti). Dieses Extrudat kann dann zu streu- und rieselfähigen Granula zerkleinert werden.

Weitere Informationen

Weitere Informationen gibt es auf der Website der Arbeitsgruppe.