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Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2017-10-01 - 2020-09-30

Rheumatoide Arthritis (RA) betrifft die gesamte Bevölkerung. Diese chronische Krankheit kann zu gravierenden Gelenksdeformationen und Behinderungen durch langzeitige Entzündungszustände, welche Wochen oder Monate andauern, führen. Während dieses Entzündungszustandes spielen chronisch aktivierte Makrophagen eine Schlüsselrolle als distinktive Marke für die Aktivierung und Reifung, wobei der Folatrezeptor Beta in RA synovialen Makrophagen überexprimiert ist. Die hohe Affinität des Rezeptors für Folsäure (FA) kann hierbei als Strategie für einen gezielten Wirkstofftransport zu den chronisch aktivierten Makrophagen, durch die Bindung von FA an dem Transportpartikel, genutzt werden. Dadurch können gravierende Nebenwirkungen, welche bei derzeitigen Therapieansätzen auftreten, durch gezielten Wirkstofftransport und geringere Dosierungen vermieden werden. Zudem konnte ein signifikant niedriger pH-Wert von 5,4 statt 7,4 in entzündetem und kanzerogenem Gewebe festgestellt werden, welcher ebenfalls als Stimulus für eine zielgerichtete Therapie fungieren kann. Basierend auf diesen Eigenschaften, ist das Ziel dieses Projektes die Entwicklung eines bifunktionalen Nanopartikelsystems als Basis für eine neue Behandlungsstrategie von RA. Einerseits ermöglicht ein pH-Wert abhängiges Freisetzungsprofil die gezielte Wirkstofffreisetzung ausschließlich im entzündeten Gewebe und andererseits ermöglicht die Oberflächenmodifizierung der produzierten Nanopartikel mit FA oder monoklonalen Antikörpern (mAb) einen gezielten Angriff auf die chronisch aktivierten Makrophagen. Basierend auf den Forschungsergebnissen der letzten zehn Jahre, können Proteine wie Humanes Serum Albumin (HSA), Seidenfirboin (SF) oder silk-elastin-like-proteins (SELPs) neue Ansätze für die Entwicklung von stimulus abhängigen Therapien im Nanobereich bieten, wobei SF und SELPs als bereits von Natur aus, oder modifizierte stimulus abhängige Proteine neue Eigenschaften in das entwickelte HSA-Nanpartikelsystem einführen können. In diesem Projekt werden daher HSA/SF und HSA/SELPs Kombinationen untersucht in Hinsicht auf die Möglichkeit Nanokapseln zu formen und ihrer Eigenschaft als stimulus abhägiges System zum Wirkstofftransport und auch hinsichtlich ihrer Zelltoxizität. Dies geschieht unter Anwendung von unterschiedlichen Analysenmethoden.
Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2017-10-01 - 2020-09-30

Lignin, ein Nebenerzeugnis des Holzaufschlusses, ist die Hauptkomponente der verholzten Biomasse (bis zu 40%) und damit das zweithäufigste Biopolymer der Erde, nur übertroffen von Cellulose. Traditionellerweise wird Lignin als Abfallprodukt behandelt und verbrannt. In den letzten Jahrzehnten rücken Möglichkeiten zur Aufwertung von Lignin, wie zum Beispiel Biodiesel, Biomaterialien und Biochemikalien, immer mehr in den Fokus der Forschung. In diesem PhD-Projekt sollen neue Enzyme für die Aufwertung von Lignin für bestimmte Applikationen entwickelt werden. Als Applikation wäre ein Überzug für Holz angedacht, der verstärkt Wasser abweisend, antimikrobiell, feuerfest und UV-stabil ist, um toxische und ölbasierte Chemikalien zu ersetzen. Diese Applikationen wurden nach erfolgreichen Vorversuchen mit Niederösterreichischen Firmen (Doka Österreich GmbH; Wienerberger Ziegelindustrie GmbH) ausgewählt. Laccasen bauen in der Natur Lignin ab, können aber auch zur Polymerisation von Lignin verwendet werden. Die Entwicklung neuer modifizierter Laccasen wird durch die langjährige Erfahrung am Institut für Umweltbiotechnologie ermöglicht.
Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2017-05-01 - 2020-04-30

In modernen Konzepten der Kreislaufwirtschaft werden höherwertige Produkte durch moderne, hochspezifische und effizienten Technologien generiert. Enzyme als leistungsfähige Biokatalysatoren finden schon jetzt in vielen Prozessen der Bioraffinerie Anwendung. Enzym-basierte umweltfreundliche Methoden wurden schon vor mehr als 20 Jahren für unterschiedliche Prozesse der Papier – und Zellstoffindustrie wie Deinking, Bleiche oder Refining entwickelt, - deren breite Implementierung scheitert aber nach wie vor an hohen Kosten für Enzyme. Auf der anderen Seite werden wertvolle Inhaltstoffe in Abfallströmen wie aus dem Deinking von Altpapier nur minderwertig genutzt. In gleicher Weise werden Stickstoff-reiche Abfallströme aus der fleischverarbeitenden Industrie aus unterschiedlichsten Gründen oft nur zur Energiegewinnung genutzt. Basierend auf diesen Tatsachen, fokussiert das Projekt InduZyme auf die Produktion von wertvollen Enzymen direkt in jenen Unternehmen, die diese Enzyme auch zu niedrigeren Kosten benötigen. Genau das soll durch Verwendung von Komponenten aus Abfallströmen als Substrate zur Enzymproduktion realisiert werden. Dabei wird Zucker, eine hochwertige Kohlenstoffquelle für Fermentationen, durch enzymatische Hydrolyse aus den Deinking-Abfällen, die Stickstoffquelle sowie für das mikrobielle Wachstum essentiellen Nährstoffe aus Restströmen der fleischverarbeitenden Industrie gewonnen. Somit können nach Optimierung und Up-scaling des InduZyme Konzeptes nicht nur höherwertige Produkte aus Abfällströmen erzeugt werden sondern auch durch deren Einsatz in etablierten Prozesses direkt im Haus Kosten gespart werden. Im Detail werden im Projekt Zelluloseanteile in Deinking-Schlamm enzymatisch verzuckert und dienen der Enzymfermentation als Kohlenstoffquelle. Hingegen werden Inhaltsstoffe von Abfallströmen der Fleisch-verarbeitenden Industrie nicht nur als Stickstoffquelle sondern auch als Lieferant von essentiellen mikrobiellen Wachstumsstoffen herangezogen. Daraus werden Enzyme wie Zellulasen, Hemizellulasen, Lipasen oder Proteasen erzeugt die von denselben Industriepartner für Prozesse wie z.B. Deinking von Altpapier oder zur Umesterung zur Produktion von Biodiesel benötigt werden. Das InduZyme Konzept ist somit auch insofern neu und wirtschaftlich attraktiv indem im Gegensatz zu anderen Bioraffinerie-Konzepten bereits ein Markt und Bedarf für die erzeugten höherwertigen Produkte im Hause besteht und nicht erst erschlossen werden muss.

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