Prozessintensivierung in der Biotechnologie durch Integration der biologischen Komponente in einer angepassten Polymermatrix

Bei der Verwendung biologischer Komponenten wie Enzyme oder Mikroorganismen stellt sich immer die Frage, wie diese in einen Prozess integriert werden können. In der Praxis etablierten sich zwei Verfahren: die Kultur der Mikroorganismen frei in Suspension oder in der sessilen Form (Immobilisierung). Im Bereich der Immobilisierung wird die Einbettung der Mikroorganismen in einer Matrix bevorzugt. Dabei muss die Matrix bestimmte Eigenschaften wie Stofftransport, Schutz der Mikroorganismen als auch Biokompatibilität aufweisen. Durch die Adaption von konventionellen Herstellungsprozessen wie Air-Jet-, Nassspinn- und Elektrospinnverfahren wurden in dieser Arbeit Mikroorganismen als auch humane Primärzellen in Polymermatrices eingebettet und zu Mikrokapseln, Mikrofasern und Vliese verarbeitet.
Dadurch werden neue Wege der Immobilisierung aufgezeigt, bei denen die Bakterien in den Mikrofasern und Vliesen vital und metabolisch aktiv sind. Die Mikrofasern sowie Vliese können zudem ähnlich wie Filtermodule in einen Prozess einfach integriert werden. Die Mikroverkapselung von humanen Primärzellen nimmt im Bereich der Zellkultur eine wichtige Rolle für die Konditionierung der Zellumgebung ein. So konnte die Proliferation der primären Zellen bis auf das 14-fache gesteigert werden, da die Zellen eine ideale Mikroumgebung in den Kapseln durch Ausschüttung von autologen Wachstumsfaktoren erzeugen.