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48,80 €ISBN 978-3-8440-9263-9Softcover178 pages38 figures239 g21 x 14,8 cmGermanThesis
October 2023
Oscar Claudius Kruppa
Entwicklung von Prozessen zur Kultivierung von Planctomyceten in Suspensions- und Festbett-Systemen anhand von Planctopirus limnophila als Modellorganismus für schwerkultivierbare Mikroorganismen
Aufgrund geringer Fortschritte bei der Entwicklung neuer Antibiotika bietet die Untersuchung unterrepräsentierter Phyla einen vielversprechenden Lösungsansatz zur Entdeckung neuer bioaktiver Leitstrukturen. Planctomyceten stellen aufgrund ihrer phylogenetischen Distanz zu etablierten antibiotikaproduzierenden Stämmen und ihrer großen Genome, die zahlreiche biosynthetische Gencluster enthalten, eine vielversprechende Ressource für bioaktive Substanzen dar. Jedoch erweist sich die Kultivierung von Planctomyceten als herausfordernd und resultierte in der Vergangenheit in Prozessen mit niedriger Biomassenausbeute. Der Fokus dieser Arbeit lag in der Prozessentwicklung zur Kultivierung von Planctomyceten in Suspension und auf Oberflächen im Festbett. Ausgehend von einem Komplex-Medium wurde ein chemisch definiertes Medium (D1ASO) entwickelt, um den Modellorganismus Planctopirus limnophila in hohen Zelldichten zu kultivieren. Die anschließende Kultivierung im Rührkesselreaktor, verbunden mit einer exponentiellen Glucosefütterung, resultierte unter Verwendung des chemisch definierten D1ASO-Mediums in einer Steigerung der Raumzeit-Zeit-Ausbeute um den Faktor ~13 gegenüber Vergleichsprozessen.
Für die gezielte Bildung von Biofilmen im Festbett erfolgte ein Vergleich unterschiedlicher Träger hinsichtlich des Bewuchses. Zudem wurde ein Screening durchgeführt, um Faktoren zu identifizieren, welche die Biofilmbildung von P. limnophila fördern. Anhand der Kultivierung im 40 mL Festbett-Maßstab wurde die erfolgreiche Biofilmbildung demonstriert sowie die prinzipielle Eignung indirekter Methoden zur Quantifizierung der Gesamtbiomasse, basierend auf dem Glucose- und Sauerstoffverbrauch von P. limnophila.
Für die gezielte Bildung von Biofilmen im Festbett erfolgte ein Vergleich unterschiedlicher Träger hinsichtlich des Bewuchses. Zudem wurde ein Screening durchgeführt, um Faktoren zu identifizieren, welche die Biofilmbildung von P. limnophila fördern. Anhand der Kultivierung im 40 mL Festbett-Maßstab wurde die erfolgreiche Biofilmbildung demonstriert sowie die prinzipielle Eignung indirekter Methoden zur Quantifizierung der Gesamtbiomasse, basierend auf dem Glucose- und Sauerstoffverbrauch von P. limnophila.
Keywords: Planctomyceten; Medienentwicklung; Upstream-Prozessentwicklung; Festbettbioreaktor; Design of Experiments (DoE); Biofilme
Schriftenreihe des Institutes für Bioverfahrenstechnik und Pharmazeutische Technologie
Edited by Prof. Dr.-Ing Peter Czermak, Gießen
Volume 27
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DOI 10.2370/9783844092639
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