Der Bedarf an Effekt- und Wirkstoffen steigt stetig. Weiterhin hört die Suche nach neuen Wirkstoffen und die Entwicklung neuer, effizienter Methoden zur Herstellung/Synthese dieser Wirkstoffe im Labor nie auf. Effizient bedeutet dabei: in kürzerer Zeit, mit milderen Reaktionstemperaturen, ohne gefährdende Substanzen und mit möglichst geringen Verbrauch an Hilfsstoffen.

Es gibt vielfältige Ansätze, um Synthesemethoden effizienter zu gestalten. Im Institut für Bioorganische Chemie setzen wir u.a. schon seit einigen Jahren auf die Verwendung von Enzymen als Katalysatoren bei einer Vielzahl unserer Reaktionen. Enzym-katalysierte Reaktionen erfüllen die oben genannten Bedingungen für die Gestaltung effizienter Synthesemethoden und können zumeist in wässrigen Lösungen und bei neutralen pH-Werten durchgeführt werden. Dies ermöglicht uns die Durchführung von schonenderen, ressourceneffizienteren und umweltverträglicheren Reaktionen, als es häufig mit klassisch-chemischen Methoden der Fall ist.

Eine weitere Möglichkeit zur Steigerung der Effizienz unserer Synthesereaktionen ist die sogenannte Flow-Chemie. Was sich dahinter verbirgt und was das Alles mit der Explosion der Hindenburg zu tun haben soll, haben wir in einem kurzen Video dargestellt.

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Gerade in Pandemiezeiten sollte es noch einmal gesagt werden: Mikroorganismen sind wahre Künstler! Ja, einige können uns krankmachen, aber die überwiegende Anzahl von ihnen hilft uns, produziert für uns Millionen von Tonnen an wichtigen Produkten. In einem Gastbeitrag im Wissenschafts-Blog „Mikrobenzirkus“ stellen wir die Big Five der weißen Biotechnologie vor, also fünf Mikroorganismen die mit wirklich großvolumigen Produkten der industriellen Biotechnologie die Weltproduktion anführen.

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Der kaum gebremste Konsum fossiler Ressourcen und die damit verbundenen drastischen Klimaveränderungen mit denen wir Menschen schon heute konfrontiert werden, lassen die Forderungen nach umweltfreundlichen und nachhaltigen Produktionsverfahren in Politik und Gesellschaft immer lauter werden. Hierbei stellt die biotechnologische Produktion auf Basis erneuerbarer Ressourcen eine vielversprechende Alternative zu bisherigen Rohöl-basierten, chemischen Produktionsverfahren dar. Mit Hilfe von Enzymen und Mikroorganismen lassen sich Chemikalien, Kraftstoffen oder Lebensmittel- und Futtermittelzusätzen herstellen. Allerdings werden viele dieser Wertstoffe, ohne die unser modernes Leben nicht möglich wäre, von Mikroorganismen nur in geringsten Mengen produziert. Somit können solche mikrobiellen Prozesse nicht mit den etablierten Verfahren auf Basis von fossilen Rohstoffen konkurrieren und werden nicht im industriellen Maßstab eingesetzt.

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Zur Behandlung von gesundheitlichen Problemen oder schweren Krankheiten brauchen die meisten von uns Medikamente. Wir sind außerdem darauf angewiesen, dass die Nahrung, die wir zu uns nehmen, nachhaltig und in ausreichenden Mengen produziert wird. Dafür werden viele verschiedene und zum Teil auch neue Medikamente und Pflanzenschutzmittel benötigt. Sie beinhalten als wichtigste Komponente den sogenannten Wirkstoff – eine chemische Verbindung, durch den die Medikamente ihre Wirkung entfalten oder bei Pflanzenschutzmitteln die Pflanzen geschützt werden. Aber wie werden eigentlich neue Wirkstoffe gefunden? Wo fängt man an, wie entwickelt man einen Wirkstoff weiter, was können Bio-basierte Methoden beitragen und wie kann das Ganze effizient ablaufen? Mit diesen Fragen hat sich unser Forschungsteam des Projekts „CombiCom“ beschäftigt, in dem neun verschiedene Arbeitsgruppen aus Düsseldorf, Jülich, Bonn und Aachen zusammenarbeiten.

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