Bioenergie Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V.

 

Projekte - Details

Poly(L-Malat) durch Fermentation kohlenhydrathaltiger nachwachsender Rohstoffe. Phase II: Reindarstellung und Verwendung

Anschrift
Universität Regensburg - Naturwissenschaftliche Fakultät III - Institut für Biophysik und physikalische Biochemie
93053 Regensburg
Universitätsstr. 31
Kontakt
Prof. Dr. Eggehard Holler
Tel: +49 941 943-3030
E-Mail: eggehard.holler@biologie.uni-regensburg.de
FKZ
22003699
Anfang
01.04.2000
Ende
30.06.2002
Aufgabenbeschreibung
Polyäpfelsäure (Polymalat) ist ein neues Biopolymer und gut verwendbar in Biochemie, Pharmazie, Medizin sowie als Feinchemikalie. Es ist ungiftig und wird auf natürlichem Weg abgebaut. Polymalat nach einem fermentativen Verfahren aus nachwachsenden Rohstoffen in Kulturen von Physarum polycephalum hergestellt werden. Im Rahmen des Phase-I-Projekts 96NR084-F konnten die technischen Voraussetzungen für die Produktion und Reinigung von Polymalat im Labormaßstab optimiert und die biochemisch-technischen Randbedingungen für eine Maßstabsvergrößerung erarbeitet werden. In der bevorstehenden Phase II soll nun die Produktion auf einen 20-Liter-Reaktor übertragen und bei gleichzeitiger Ertragsmaximierung auf industrielle Produktionsverhältnisse vorbereitet werden. Die geplanten Maßnahmen umfassen die Einführung von Fed-Batch bzw. kontinuierlicher Fermentation, Minimierung der Biomasse und ein neues Aufarbeitungsverfahren durch Flüssigphasen-Extraktion der Fermentationsbrühe. Die dann erstmals in ausreichenden Mengen zur Verfügung stehenden Polymalat-Muster sollen durch die Industriepartner ASTA Medica AG und Bayer AG anwendungsorientierten Untersuchungen unterzogen werden.
Ergebnisdarstellung
Poly-L-Malat kann nach einem fermentativen Verfahren aus Glucose in Kulturen von Physarum polycephalum hergestellt werden. Die Fermentation konnte von der Schüttelkultur auf einen 20 Liter Fed-Batch-Fermenter übertragen werden. Dabei wurden verschiedene Parameter optimiert. Pro Fermentation können derzeit 30-40 g Poly-L-Malat gewonnen werden. Die Abtrennung des Poly-L-Malat erfolgte durch eine Festphasenadsorption, wobei durch Adsorption an Ionenaustauscherharz, Desorption mit anschließender Fällung des Polymers als Calciumsalz eine Abtrennung möglich war. Über weitere Reinigungsschritte ist die Herstellung von hochreinem Poly-L-Malat in Form des Natrium-, Kalium- oder Calciumsalzes bzw. als freie Säure möglich. Zur Umsetzung in den betrieblichen Maßstab ist jedoch noch FuE zum scale-up zu leisten. Es wurden Anwendungen von Poly-L-Malat im pharmazeutischen Bereich untersucht. Im Bereich der kontrollierten Wirkstoffabgabe zeichnet sich Poly-L-Malat durch die Möglichkeit der relativ einfachen chemischen Modifizerbarkeit und Verknüpfbarkeit mit Wirkstoffen aus. Poly-L-Malat erwies sich als geeigneter molekularer Träger von chemisch konjugierten funktionellen Modulen. In-vitro- und in-vivo-Untersuchungen zeigten, dass Poly-L-Malat weder toxische noch immunologische Reaktionen zeigte. Die Untersuchungen zu Poly-L-Malat als Binder in der Galenik zeigen, dass es sich als Kleber für Tabletten eignet und gute Kompressions- und Adhäsionseigenschaften besitzt. Mit Poly-L-Malat verklebte Materialien gehen schnell in Lösung. Jedoch darf das Material nicht hygroskopisch sein. Poly-L-Malat eignet sich als Dispergiermittel und für die Unterdrückung von Calciumcarbonat-Niederschlägen. Die Abgabe von basischen Wirkstoffen aus Komplexen mit Poly-L-Malat ist prinzipiell möglich. Allerdings wirkt sich in diesen beiden Verwendungen die Unbeständigkeit des Polymers gegen Hydrolyse nachteilig aus. Durch geeignete Derivatisierung lässt sich diese Hydrolyseanfälligkeit jedoch verringern.

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Basisdaten Nachwachsende Rohstoffe
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