Lehrgebiet für Bioverfahrenstechnik (BioVT)

Entwicklung selektiver Adsorbermaterialien zur Aufarbeitung von beta-Lactamantibiotika

Ziel des Vorhabens ist die selektive Isolierung von fermentativ hergestellten β-Lactamantibiotika aus komplexen Stoffgemischen unter anschließender magnetischer Separation. Das Verfahren soll im frühen Stadium der Aufarbeitung eingesetzt werden, um die Antibiotika zu stabilisieren und damit die Ausbeute an Produkt zu erhöhen. Durch die magnetische Separation im HGMF-System ist eine Fest/Fest/Flüssig-Trennung und somit ein erheblicher Zeitgewinn im Downstream-Prozess möglich. Zusätzlich kommt es zu einer Einsparung an Lösungsmittel und Energie innerhalb des Prozesses, was in ökologischer Hinsicht einen interessanten Aspekt darstellt.

Zur Grundbeschichtung und Derivatisierung mit einer selektiven Adsorbermatrix werden magnetisierbare Eisenoxidpartikel eingesetzt, die in einer Silica- bzw. Polyvinylalkohol-Matrix eingebettet sind. Als Modellsubstanz dient zum einen die Toluolsulfonsäure, für die die Selektivität der Adsorberphase gegenüber Benzoesäure nachgewiesen werden konnte. Für das Imipenem, das hier als Modellcarbapenem verwendet wird, wird ebenfalls eine Adsorberphase synthetisiert. Diese soll auf Selektivität in Wasser und verschiedenen Modellmedien getestet werden. Zusätzlich werden die Abbauprodukte des Imipenem analysiert, um eine Aussage über die Stabilisierung des Imipenem durch die selektive Adsorbermatrix treffen zu können. Diese Ergebnisse werden mit einem kommerziell erhältlichen Adsorbern verglichen.

Da es sich bei dem Fermentationsmedium um ein viskoses Medium handelt, ist es notwendig die Separationskammer des HGMF für diese Bedingungen zu optimieren. Hierzu werden verschiedene Simulationen der erzeugten Magnetfelder und des Flusses durch die Kammer durchgeführt. Die aus den Simulationen gewonnenen Erkenntnisse sollen anhand von Separationsversuchen der magnetischen Beads aus einer Fermentationsbrühe verifiziert werden.

Kooperationspartner

instrAction GmbH
Prof. Dr. Rolf Diller (TUK)
Prof. Dr. Percy Kampeis (Umweltcampus Birkenfeld, FH Trier)

StatusAbgeschlossenes Projekt
FördermittelgeberDeutsche Bundesstiftung Umwelt
Förderzeitraum10/2009 - 02/2012
Fördernummer-

Veröffentlichungen und Tagungsbeiträge

  • A. Pasteur, K. Muffler, N. Tippkötter, R. Ulber, Ch. Meyer, R. Diller, P. Kampeis, B. König; Entwicklung selektiver Adsorbermaterialien zur Aufarbeitung von b-Lactamantibiotika; ChemBioTec Review 03 (2011) 6-8
  • A. Pasteur, N. Tippkötter, P. Kampeis, R. Ulber; Optimization of High Gradient Magnetic Separation Filter Units for the Purification of Fermentation Products, IEEE Transactions on Magnetics 50/10 (2014) 5000607 DOI: 10.1109/TMAG.2014.2325535
  • A. Pasteur, B. Ludwig, P. Singer, E. Hackemann, N. Tippkötter, C. Meyer, K. Gottschall, P. Kampeis, R. Diller, R. Ulber, Aufarbeitung von β-Lactamantibiotika mittels selektiver, magnetischer Adsorbermaterialien, 28. Jahrestagung der Biotechnologen / ProcessNet 2010, 22.-24.09.2010, Aachen
  • A. Pasteur, B. Ludwig, S. Maurer, N. Tippkötter, P. Singer, C. Meyer, S. König, K. Gottschall, P. Kampeis, R. Diller, R. Ulber, Entwicklung selektiver Adsorbermaterialien zur Aufarbeitung von β-Lactamantibiotika, DECHEMA Vortrags- und Diskussionstagung Bioprozessorientiertes Anlagendesign, 10.-12.05.2010, Nürnberg
  • A. Pasteur, T. Hahn, S. Dillenberger, V. Schünemann, R. Ulber; Funktionalisierte magnetische Nanopartikel; Jahrestagung der Biotechnologen & ProcessNet-Jahrestagung (2009) Mannheim
  • A. Pasteur, B. Ludwig, M. Zhang, N. Tippkötter, J. Ernst, P. Singer, R. Diller, P.  Kampeis, B. König, C. Meyer, R. Ulber; Purification of ß-lactam antibiotics with magnetisable particle systems; European Congress of Chemical Engineering and Applied Biotechnology (2011) Berlin

 

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