Sprecher für die TUHH: Professor Johannes Gescher
Laufzeit: seit 2025
Mit diesem Projekt verfolgen wir die evidenzbasierte Hypothese, dass produktive Biofilmsysteme für eine nachhaltige biobasierte Produktion in Zukunft von entscheidender Bedeutung sein werden.
In Biofilmen haften Mikroorganismen typischerweise an einer Oberfläche und kommen in hoher Zelldichte vor. Außerdem sind sie widerstandsfähiger gegenüber wachstumshemmenden Faktoren, was im medizinischen Kontext problematisch ist, aber angesichts der Prozessrobustheit in biotechnologischen Anwendungen von Vorteil sein kann. Obwohl die meisten potenziellen mikrobiellen Biokatalysatoren auf der Erde in Form von Biofilmen wachsen und obwohl sie sich in hoher Zelldichte ansiedeln können und relativ robuste Lebensformen sind, arbeiten wir in der Biotechnologie nach wie vor hauptsächlich mit planktonischen Mikroorganismen in durchmischten Rührkesselreaktoren. Dies ist auch überraschend, da Biofilme in der Vergangenheit bewiesen haben, dass sie (I) produktiver sein können, (II) eine höhere Widerstandsfähigkeit aufweisen und (III) eine einfachere Produktaufarbeitung ermöglichen als planktonische Systeme.
Es mangelt an Wissen, Erfahrung und Reaktortechnologie, um diese Systeme als neue biokatalytische Werkzeuge in einer biobasierten Wirtschaft zu implementieren. Daher besteht ein dringender Bedarf an Grundlagenforschung, um angewandte Biofilmkatalysatoren zu verstehen, ihr volles Potenzial durch Stoffwechsel- und Gentechnik auszuschöpfen und sie in Reaktorumgebungen einzusetzen, die wettbewerbsfähige Raum-Zeit-Ausbeuten in zukünftigen Anwendungen ermöglichen.
In Deutschland gibt es zahlreiche Forschungsgruppen in vielen verschiedenen Disziplinen (z. B. Ingenieurwesen, Mikrobiologie, Molekularbiologie, Physik), die sich mit Biofilmen befassen. Diese vielfältige Gruppe von Wissenschaftlern wird im Rahmen dieses SPP angesprochen, um Fachwissen und Techniken synergistisch zu kombinieren und sich auf produktive Biofilmsysteme zu konzentrieren. Das Schwerpunktprogramm wird eine solche interdisziplinäre Zusammenarbeit ermöglichen und fördern. Außerdem wird es eine neue Generation von Wissenschaftler*innen ausbilden und einen maßgeschneiderten Lehrplan für die individuelle Vermittlung von Methoden sowie Soft Skills erstellen. Darüber hinaus legt das Programm einen starken Fokus auf Internationalisierung durch die Zusammenarbeit mit drei Zentren für Biofilmforschung in Großbritannien, den USA und Singapur. Von dieser Strategie profitiert das Schwerpunktprogramm in wissenschaftlicher Hinsicht, und die Studierenden profitieren individuell durch die Vernetzung mit potenziellen Partnern für zukünftige internationale Karriereschritte.
