FRAUNHOFER-EINRICHTUNG FÜR MARINE BIOTECHNOLOGIE EMB
JAHRESBERICHT
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DIE ADRESSE FÜR ZELLULÄRE, MEDIZINISCHE UND AQUATISCHE BIOTECHNOLOGIE
Titelbild Nordseegarnele (Crangon crangon)
Rechts Institutsneubau
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F R A U N H O F E R - E I N R I C H T U N G für marine biotechnologie
INHALTSVERZEICHNIS
Vorwort ...........................................................................................................................................
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Vernetzung mit Universitäten und wissenschaftlichen Einrichtungen ..................................................................................
Profil der EINRICHTUNG Kurzportrait .......................................................................................................................................... Kuratorium............................................................................................................................................. Organisation und Ansprechpartner.............................................................................. Verwaltung - Institutskennzahlen..................................................................................
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Forschungsbereiche Arbeitsschwerpunkte / Geschäftsfelder.................................................................... 24 Zelluläre Biotechnologie Arbeitsgruppe Zelldifferenzierung............................................................................... Arbeitsgruppe Zelltechnologie......................................................................................... Aquatische Biotechnologie Arbeitsgruppe Aquatische Zelltechnologie.......................................................... Arbeitsgruppe Aquakultur.................................................................................................... Zentren Geräteentwicklung und 3D-Prototyping ................................................................. Deutsche Zellbank für Wildtiere...................................................................................... Translationale Medizin .............................................................................................................. Zellkultur und Zellanalyse......................................................................................................
Wissenschaftsstandort Lübeck
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Highlights 2014 Deutsche Biotechnologietage ............................................................................................ Förderbescheidübergabe an die BCT .......................................................................... Nationale Branchenkonferenz Gesundheitswirtschaft............................. Ernst & Young Biotechnologie Report....................................................................... Hansetag 2014 ................................................................................................................................... 5th Regenerative Medicine Symposium .................................................................... Schiffstaufe der „Joseph von Fraunhofer“ ........................................................... 5. Kongress Industrielle Zelltechnik............................................................................. YOUMARES 5....................................................................................................................................... Fraunhofer Life Science Symposium Leipzig .......................................................
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Wissenschaftliche Präsenz 74 78 80 84
Veröffentlichungen...................................................................................................................... Graduierungsarbeiten ............................................................................................................... Vorträge...................................................................................................................................................
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Die Fraunhofer Gesellschaft Auf einen Blick.......
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Anfahrt.............................................................................................................................................
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Leistungsangebot Leistungsspektrum ......................................................................................................................... 88 Ausstattung Labor- und Geräteausstattung....................................................................... 90 Mobiles Zelltechniklabor ..................................................................................... 92 Forschungsschiff............................................................................................................ 94 Vertragsforschung .......................................................................................................................... 98 Veranstaltungen / Medien...................................................................................................... 100
Impressum.................................................................................................................................... 130
Reportage Umzug der Forschungseinrichtung........................................................ ab Seite 133
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„Die Fraunhofer EMB stellt sich der Herausforderung auf dem Gebiet der Prävention und Therapie neue Möglichkeiten für eine gesunde Lebensweise zu entwickeln.“ Prof. Dr. Charli Kruse
Der Jahreswechsel 2014/2015 stand für die Fraunhofer-Einrichtung für Marine Biotechnologie EMB ganz im Zeichen des Umzuges in das neue Forschungsgebäude, das mit 30 Millionen
VORWORT
Euro durch das Land Schleswig-Holstein, die Europäische Union und das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert wurde. Der Neubau beherbergt auf einer Grundfläche von ca. 5.200 Quadratmetern modernste Anlagen, Geräte und Einrichtungen für Biomedizinische Untersuchungen, für die Entwicklung von neuen intelligenten Geräten für Zellkulturlabore, für Aquakultur- und Gewässersimulierungsanlagen sowie ein Technikum für angewandte Lebensmittelforschung. Moderne Biobanken der neuesten Generation und der Ausbau von Gewächshäusern ergänzen den Forschungsbereich der EMB. Mit dem Umzug in ihren Neubau ist die EMB wieder auf den Universitätscampus zurückgekehrt, wo sie sich nun in direkter Nachbarschaft zur Universität zu Lübeck, der Fachhochschule Lübeck und dem Universitätsklinikum Schleswig-Holstein befindet. Die vorhandene direkte Nachbarschaft zum Multifunktionscenter Lübeck erleichtert weiterhin künftig die Ansiedlung von Startup-Unternehmen im Hochschulstadtteil der Hansestadt. Die EMB ist über viele verschiedene Forschungsarbeiten und Lehraufgaben mit den MINT-Sektionen der Universität zu Lübeck verknüpft. Die in diesen Bereichen an der EMB durchgeführten Graduierungsarbeiten sind somit hervorragend dafür geeignet, junge Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in akademisch anspruchsvollen Themen mit wirtschaftlichen Fragestellungen auf mögliche Beschäftigungen in forschungsintensiven Berufen vorzubereiten. Die vom BMBF ins Leben gerufene Initiative mehr Frauen in MINT-Berufe hineinzubringen, ist an der EMB schon gelebte Realität. Mehr als die Hälfte des wissenschaftlichen Personals sind Frauen. Die nach wie vor an der EMB bearbeiteten Themen zur Entwicklung patientenspezifischer Therapien unter der Verwendung adulter Stammzellen sind auf dem besten Weg, erste Einsätze in der Klinik zu erfahren. Alle bisher durchgeführten präklinischen Tests waren außerordentlich positiv und haben das Interesse von medizintechnisch ausgerichteten Firmen geweckt. Die Bioenergy CellTec GmbH entwickelt beispielsweise neue Wundauflagen, die in Gemeinschaftsarbeit mit der EMB entstehen. Neben individualisierten therapeutischen und diagnostischen Verfahren verknüpft die EMB den biomedizinischen Bereich mit ihrem Entwicklungsbereich für neue Lebensmittel, womit sie das Thema Prävention und Ernährung, in entsprechenden Projekten, verstärkt bearbeitet. Gerade die Themen gesunde Ernährung und Nahrungsmittelsicherheit sind Forschungs-
Flossen-Blastema der Regenbogenforelle
themen, die in den nächsten Jahren immer stärker zum Tragen kommen werden. Da die
immunzytochemisch gefärbt mit
EMB mit ihrem Forschungsfokus sowohl auf medizinische Themen, als auch auf Nahrungs-
Vimentin- und Kollagen-Antikörper
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VORWORT
Abbildung: Institutsleiter Prof. Dr. rer. nat. habil. Charli Kruse
mittelthemen bereits seit Jahren ihre Expertise ausbaut, ist sie für diese Aufgaben exzellent
mit der Projektarbeit fortzufahren. Dafür gilt allen Mitarbeitern der besondere Dank der
ausgerüstet. Bei der Entwicklung neuer Nahrungsmittel setzen die Mitarbeiter der EMB in
Leitung der EMB sowie der Fraunhofer-Gesellschaft.
erster Linie auf Grundstoffe aus Aquakulturanlagen. Dazu werden verschiedene mehrzellige pflanzliche und tierische Organismen hinsichtlich ihrer Nutzung in Aquakulturanlage
Die Fraunhofer EMB ist mit den hinzugekommenen Möglichkeiten, die sich aus dem Neubau
getestet. Anschließend sollen daraus neue Lebensmittel- oder Lebensmittelzusatzstoffe
ergeben, für die nächsten Jahre gut ausgestattet und freut sich auf neue Aufträge und
entwickelt werden. Die hierfür im neuen Gebäude aufgebauten Aquakulturkreislaufanlagen
Projekte, die durch die Mitarbeiter der EMB mit dem vorhandenen, modernsten Equipment
ermöglichen es, in einer einmaligen Art und Weise die Stoffflüsse von den unterschiedlichen
in höchster Qualität bearbeitet werden können.
Trophiestufen, die in den hier favorisierten multitrophischen Aquakulturen entstehen, bis ins Detail zu analysieren. Die hierbei gewonnen Erkenntnisse ermöglichen es wiederum, genaue
Lassen Sie sich durch die hier dargelegten Ergebnisse und Möglichkeiten inspirieren und
Vorhersagen für multitrophische Offshore-Aquakulturanlagen zu treffen. Neben diesen
nehmen Sie gern mit uns Kontakt auf, wenn Sie zusätzliche Informationen zu den einzelnen
genannten Schwerpunkten etabliert sich die EMB immer stärker als Entwicklungseinrichtung
Bereichen benötigen. Lassen Sie uns gemeinsam, getreu des Fraunhofer Mottos, die Zukunft
für Geräte zur Handhabung von Zellkulturen. Neben neuen Möglichkeiten zur Entnahme,
erfinden.
Kultur, Analyse, Beeinflussung und Transport von Zellen, entsteht eine Biobank in der die Proben voll automatisiert gelagert und archiviert werden. Mit diesen Kernthemen ist die Fraunhofer EMB in Schleswig-Holstein ein wichtiger Bestandteil der regionalen Schwerpunktbereiche Maritime Wirtschaft, Life Sciences und Ernährungswirtschaft. Die vielseitigen Möglichkeiten, die sich mit dem neuen Forschungsgebäude ergeben, ergänzen hervorragend die Forschungsprofile der Lübecker Hochschulen und sind ein wichtiger
Prof. Dr. rer. nat. habil. Charli Kruse
Bestandteil des BioMedTec Wissenschaftscampus, dessen Gründungsmitglied die Fraunhofer EMB ist. Durch den BioMedTec Wissenschaftscampus sollen die Forschungskompetenzen am Wissenschaftsstandort Lübeck gebündelt und Synergien für neue Entwicklungen genutzt werden. Die Fraunhofer EMB leistet ihren Beitrag zur weiteren Entwicklung des neuen Wirtschaftsstandortes und -motors der Hansestadt Lübeck, der sich immer stärker im Hochschulstadtteil ausprägt. Während des Aufbaus und der Entwicklung der EMB konnten die Mitarbeiter neben der Unterstützung durch die Universität zu Lübeck und der Fachhochschule Lübeck immer auch auf die Hansestadt, die Industrie- und Handelskammer sowie andere städtische Einrichtungen setzen. Wir möchten allen Kunden und auch Förderern, die uns beauftragt oder mit uns Forschungsprojekte bearbeitet haben, für das entgegengebrachte Vertrauen danken. Ein besonderer Dank gilt den Mitarbeitern der EMB, die es durch ihren unermüdlichen Einsatz geschafft haben, alle Zusatzaufgaben, die sich aus dem Großbauprojekt ergaben, zu bewältigen, ohne dabei die Projektarbeit zu vernachlässigen. Dies wurde noch einmal besonders während der Umzugswoche deutlich, in der es gelungen ist, die komplette Einrichtung aus den verschiedenen Standorten in den Neubau zu integrieren und sofort ohne Verzögerung
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P rofil d er E inrichtung
PROFIL DER EINRICHTUNG
Kurzportrait Kuratorium Organisation und Ansprechpartner Ve r w a l t u n g - I n s t i t u t s k e n n z a h l e n
Institutsneubau (Nebeneingang)
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P rofil d er E inrichtung
P rofil d er E inrichtung
Kurzportrait
Forschung Zwischen Mariner biotechnologie und LIFE SCIENCES Die Fraunhofer-Einrichtung für Marine Biotechnologie EMB ist
Zellkulturen aus verschiedenen Organen und Organismen anzu-
aus der Fraunhofer-IBMT-Projektgruppe „Zelldifferenzierung
legen. Dabei wurde es möglich, Zellen aus allen Vertebraten-
und Zelltechnologie“ an der Universität zu Lübeck entstanden.
Gruppen in Kultur zu nehmen. Besonders hervorzuheben ist, dass es auch möglich wurde, Fischzellkulturen sowohl von
Die Gründung der EMB geht zurück auf eine Initiative der
limnischen als auch von marinen Arten zu generieren. Daraus
Universität zu Lübeck und ihres Altrektors Prof. Dr. Alfred X.
eröffnete sich die Möglichkeit neben medizinischen auch
Trautwein, seines Nachfolgers Prof. Dr. Peter Dominiak sowie
marine-biotechnologische Projekte zu bearbeiten.
des Gründungsdirektors des Fraunhofer IBMT, Prof. Dr. Klaus Gersonde und seines Nachfolgers Prof. Dr. Günter R. Fuhr.
Im Jahr 2008 wurde zum 1. Januar die Fraunhofer EMB in
Gemeinsam mit Prof. Dr. Charli Kruse sind sie übereingekom-
Lübeck gegründet. Damit wurde erstmalig von der Fraunhofer-
men, aus dessen damaliger Universitätsgruppe „Intrazelluläre
Gesellschaft ein Forschungsbereich etabliert, der sich mit der
Transporte“ eine Fraunhofer-Forschungsgruppe in Lübeck zu
Nutzung aquatischer und mariner Ressourcen beschäftigt.
gründen.
Durch die Wahl Lübecks als Standort für die EMB ist für diese Einrichtung ein strategisch hervorragender Platz in
Als Ausgangspunkt und Startimpuls sollten neue Wege der
Norddeutschland gefunden worden. Von Lübeck aus sind alle
Isolation, Manipulation, In-vitro-Kultivierung und Verwendung
Wissenschaftszentren im Norden unserer Republik kurzfristig
von Stammzellen, die differenziertem Gewebe entstammen,
zu erreichen, wodurch vielfältige Kooperationen geschlossen
für die Nutzung in medizinischen, nahrungstechnischen und
werden konnten. Auch das Bundesland Schleswig-Holstein
biotechnologischen Anwendungen abgeleitet werden. Beim
mit seinen Küstenabschnitten zur Nord- und Ostsee ist für eine
Aufbau dieser Kompetenzen gelang es den Mitarbeitern stabile
solche Forschungseinrichtung prädestiniert. Cladophora sp.
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P rofil d er E inrichtung
Neben der verbesserten Nutzung mariner Ressourcen steht
P rofil d er E inrichtung
Mitglied im Fraunhofer-Verbund Life Sciences
weiterhin die Entwicklung moderner und wirtschaftlicher Technologien für die Handhabung und Analyse von Zellen euka-
Die EMB ist in den Verbund Life Science der Fraunhofer-Gesell-
ryontischer Organismen im Mittelpunkt des Interesses dieser
schaft eingegliedert. Die Einrichtung ist über ihren geschäfts-
Einrichtung. Gerade für den zweiten Bereich bietet der Standort
führenden Leiter Prof. Dr. Charli Kruse und seinen Lehrstuhl
Lübeck mit der medizinisch orientierten Universität zu Lübeck,
für Medizinische und Marine Biotechnologie an der Universität
der Fachhochschule Lübeck mit dem Forschungsschwerpunkt
zu Lübeck in die technisch-naturwissenschaftliche und medi-
Medizintechnik sowie mit dem Universitätsklinikum SH,
zinische Fakultät eingebunden, an denen sie verschiedene
sehr gute Voraussetzungen zur Realisierung entsprechender
Lehrverpflichtungen wahrnimmt. So werden an der Fraunhofer
Forschungsvorhaben.
EMB zahlreiche Praktikanten, Bachelor- und Masterstudenten der Universität zu Lübeck als auch der Fachhochschule Lübeck
Die EMB übernimmt seit 2010 die wissenschaftliche Leitung
betreut. Entsprechend der bearbeiteten Projekte ist die EMB
der jährlichen Industrietagung „Industrielle Zelltechnik“ und
in vier Arbeitsgruppen: Zelldifferenzierung, Zelltechnologie,
ist Mitglied des gleichnamigen Vereins, der 2011 in Lübeck
Aquatische Zelltechnologie, Aquakultur und vier Zentren:
gegründet wurde.
Geräteentwicklung und 3D-Prototyping, Deutsche Zellbank für Wildtiere, Translationale Medizin und Zellkultur und Zellanalyse
Die Leitung der Fraunhofer-Einrichtung hat Prof. Dr. Charli Kruse
gegliedert.
inne, der bereits die Fraunhofer-IBMT-Projektgruppe führte. Mit Wirkung vom 1. August 2012 hat er zudem wie geplant die Geschäftsführung der EMB übernommen. Herr Prof. Dr. Günter R. Fuhr schied am 1. Januar 2013 aus der Leitung der EMB aus. Die neu entstandene Einrichtung finanzierte sich anfangs in erster Linie über die Anschubfinanzierung des Landes Schleswig-Holstein, der Europäischen Union und über zahlreiche Forschungs- und Entwicklungsaufträge öffentlicher und industrieller Auftraggeber. Seit 2013 ist die EMB in der 90:10 Finanzierung der Fraunhofer-Gesellschaft und finanziert sich seitdem wie alle anderen Fraunhofer-Institute über öffentliche und private Projekte und Aufträge. Zum Jahreswechsel 2014/2015 ist die EMB in das neu errichtete Forschungsgebäude auf dem Campusgelände der Universität zu Lübeck gezogen. Das Gebäude beinhaltet moderne Einrichtungen, Anlagen und Maschinen, die optimal an die bereits vorhandenen Kompetenzen der EMB angepasst wurden und diese in hervorragender Weise ergänzen. Nordseegarnele (Crangon crangon)
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P rofil d er E inrichtung
P rofil d er E inrichtung
Kuratorium BEIRAT DER EMB Die Beiräte der einzelnen Fraunhofer-Institute, bestehend aus Wissenschaftlern sowie Entscheidungsträgern aus Industrie und Wirtschaft, Politik, den Landesbehörden und der Universität, stehen der Institutsleitung und dem Vorstand der Fraunhofer-Gesellschaft beratend zur Seite und bewerten die Leistungen des Instituts.
Prof. Dr. Peter Dominiak Präsident der Universität zu Lübeck Wolfgang-Dieter Glanz Ministerium für Wirtschaft, Arbeit, Verkehr und Technologie des Landes Schleswig-Holstein Prof. Dr. Reinhold Hanel Johann Heinrich von Thünen-Institut Institutsleiter Institut für Fischereiökologie Prof. Dr. Hendrik Schubert Universität Rostock Rainer Treptow Eppendorf Instrumente GmbH, Hamburg Dr. Horst Wenck Beiersdorf AG, Hamburg
Oberfläche der Braunalge Fucus serratus
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P rofil d er E inrichtung
P rofil d er E inrichtung
Organisation Zentren
ANSPRECHPARTNER
.....................................................................................................................
Geräteentwicklung und 3D-Prototyping
Translationale Medizin
Leitung
Dipl.-Ing. (FH) Dennis Wendt
Dr. rer. nat. Sandra Schumann
.....................................................................................................................
Telefon +49 451 384448-36
Telefon +49 451 384448-14
[email protected]
[email protected]
Geschäftsführender Leiter
Assistenz der Einrichtungsleitung
Prof. Dr. rer. nat. habil. Charli Kruse
Katharina Stoll
Telefon +49 451 384448-11
Telefon +49 451 384448-11
Deutsche Zellbank für Wildtiere
Zellkultur und Zellanalyse
[email protected]
[email protected]
Dr. rer. nat. Philipp Ciba
Emel Singh
Telefon +49 451 384448-29
Telefon +49 451 384448-18
[email protected]
[email protected]
Verwaltung .....................................................................................................................
Verwaltungsleiter
Rechnungswesen / Einkauf
Dipl.-Kfm. (Univ.) Matthias David Kramer
Stefanie von Lingelsheim
Telefon +49 451 384448-41
Telefon +49 451 384448-46
[email protected]
[email protected]
Personalverwaltung
Haustechnik / Infrastruktur
Ilka Kruse
Nazmi Salgindal
Telefon +49 451 384448-47
Telefon +49 451 384448-66
[email protected]
[email protected]
Medienproduktion
IT-Administration
Jessica Barnewitz, B.Sc.
Dipl.-Ing. (FH) Robert Globisch
Telefon +49 451 384448-31
Telefon +49 451 384448-34
[email protected]
[email protected]
Organigramm
FRAUNHOFER-EINRICHTUNG FÜR MARINE BIOTECHNOLOGIE EMB
Geschäftsführender Direktor Prof. Dr. C. Kruse
Abteilung
Arbeitsgruppen
Arbeitsgruppe Zelldifferenzierung
.....................................................................................................................
Zelldifferenzierung
Zentren
Medizinische Zelltechnologie Dr. Dr. Johannes Boltze
Aquatische Zelltechnologie
Dr. rer. nat. Matthias Brandenburger
Dr. rer. nat. Marina Gebert
Telefon +49 451 384448-17
Telefon +49 451 384448-15
[email protected]
[email protected]
Zelltechnologie
Aquakultur
Dr. rer. nat. Daniel H. Rapoport
Dr. rer. nat. Ronny Marquardt
Telefon +49 451 384448-13
Telefon +49 451 384448-16
[email protected]
[email protected]
Dr. rer. nat. Matthias Brandenburger
Arbeitsgruppe Zelltechnologie
Dr. rer. nat. Daniel H. Rapoport
Arbeitsgruppe Aquatische Zelltechnologie Dr. rer. nat. Marina Gebert
Arbeitsgruppe Aquakultur
Dr. rer. nat. Ronny Marquardt
Geräteentwicklung & 3D-Prototyping
Verwaltungsleitung Dipl.-Kfm. (Univ.) M. D. Kramer
Rechnungswesen
Deutsche Zellbank für Wildtiere „Cryo-Brehm“
Personalverwaltung Medienproduktion
Mobile Laboratorien Mobiles Zelltechniklabor (LKW) Forschungsschiff „Joseph von Fraunhofer“
©
2015 Fraunhofer EMB
Translationale Medizin
IT Administration
Zellkultur & Zellanalyse
Infrastruktur
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P rofil d er E inrichtung
V. l. n. r.: 1. Reihe: Jessica Barnewitz, Nazmi Salgindal, Stefanie von Lingelsheim, Matthias David
VERWALTUNG
Kramer, Ilka Kruse 2. Reihe: Jessica da Cruz Russo, Evelyn Schelske, Nicole Pahlke, Lina Domke, Dennis Dau, Robert Globisch
R üc k blic k
Anzahl der Mitarbeiter in den Jahren 2008-2014
Im Jahr 2014 konnten wir die Zusammenarbeit mit unseren
Brehm“ und Translationale Medizin runden unser Arbeits- und
Partnern aus der Wirtschaft weiter vertiefen. Rückblickend
Angebotsportfolio ab. Für Forschungsarbeiten außerhalb
wurden zahlreiche Forschungs- und Entwicklungsaufträge
der Einrichtung und für Expeditionen steht uns und unseren
von industriellen als auch von öffentlichen Auftraggebern
Projektpartnern ein mobiles und autarkes Zelltechniklabor
bearbeitet, die den großen Kompetenzbereich und das breite
(geländegängiger Allrad angetriebener Truck mit einem selbst-
Leistungsspektrum der EMB aufzeigen. Auch die Arbeit an
abladenden Laborcontainer) sowie das mit einem kompletten
diversen Forschungsprojekten im medizinischen Bereich in
Labor und modernstem technischen Equipment ausgestattete
Kooperation mit der Universität zu Lübeck verläuft weiterhin
Forschungsschiff „Joseph von Fraunhofer“ zur Verfügung.
äußerst erfolgreich. M itarbeiterentwic k lung Mit der Fertigstellung des neuen Institutsgebäudes, zentral
In der EMB arbeiten Wissenschaftler, Ingenieure und Techniker
gelegen auf dem Campus und in unmittelbarer Nachbarschaft
zusammen mit dem wissenschaftlichen Nachwuchs, fachüber-
zur FH Lübeck, zur Universität zu Lübeck und zur Universitäts-
greifend und in enger Kooperation mit unseren Partnern aus
klinik und mit dem Umzug im Dezember 2014 endete eine
verschiedenen wissenschaftlichen und industriellen Forschungs-
äußerst arbeitsintensive Zeit für unsere Mitarbeiterinnen und
einrichtungen, an komplexen und vielfältigen Projekten im
Mitarbeiter. Nach den umfangreichen Planungs- und Über-
Bereich der angewandten Forschung für unsere Kunden aus
wachungsarbeiten in den Jahren 2013/14 für den Neubau
Industrie und Wirtschaft. Die Fraunhofer EMB beschäftigte zum
und für die Einrichtung der modern ausgestatteten Labore,
Jahresende 2014 50 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter, davon
Aquakulturanlagen, dem Technikum für angewandte Lebens-
30 Vollzeitkräfte sowie 4 studentische und wissenschaftliche
mittelforschung sowie den Biobanken heißt es jetzt, das neue
Hilfskräfte. Auf unseren Frauenanteil von aktuell 60 % sind wir
architektonisch ansprechende und funktional ausgestattete
besonders stolz.
Institutsgebäude mit Leben zu füllen und die sich neu eröff-
Mitarbeiter gesamt
Mitarbeiteranteile Wissenschaftler 58%
Technisches Personal und Verwaltung 32 %
V erwaltungsleiter
nenden Forschungsmöglichkeiten umfassend auszuschöpfen.
V erwaltung
Allein für die Erstausstattung mussten Investitionen in Höhe
Die Verwaltung der EMB gliedert sich in die Bereiche kaufmän-
von ca. 8 Mio. Euro getätigt werden. Die Planung, Auswahl,
nische Verwaltung, Medienproduktion, IT-Administration und
Beschaffung und Verwaltung des größten Teils der technischen
Infrastruktur. Alle zur Verwaltung gehörenden Mitarbeiterinnen
Ausstattungen und des Mobiliars wurde von den Mitarbeiterin-
und Mitarbeiter verstehen sich als ein Team engagierter und
nen und Mitarbeitern der EMB bewältigt.
kompetenter Dienstleister für sämtliche verwaltungstechnische
davon weiblich
Diplomanden, Studenten 10 %
Betriebshaushalt: Aufwendungen
und infrastrukturelle Angelegenheiten der EMB. Sie bieten der O rganisation
Institutsleitung sowie dem wissenschaftlichen Betrieb Unter-
Der wissenschaftliche Betrieb der EMB gliedert sich entsprech-
stützung und Support hinsichtlich vieler nicht wissenschaftlicher
end der bearbeiteten Projekte in vier Arbeitsgruppen und vier
Aufgaben und Fragestellungen an, die bei der Bearbeitung der
Dipl.-Kfm. (Univ.)
Zentren. In den Forschungsschwerpunkten Zelldifferenzierung,
Forschungsprojekte und Aufträge aus der Vertragsforschung
Matthias David Kramer
Zelltechnologie, Aquatische Zelltechnologie und Aquakultur
entstehen, entlasten und schaffen so ein optimales Arbeits-
Telefon +49 451 384448-41
arbeiten die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter der EMB eng und
umfeld, das eine erfolgreiche und effektive Forschungs- und
Fax +49 451 384448-52
interdisziplinär zusammen, unterstützt von der Verwaltung.
Entwicklungstätigkeit
matthias.david.kramer@
Die Zentren Zellkultur und Zellanalyse, Geräteentwicklung
Wissenschaftler fördert.
und 3D-Prototyping, Deutsche Zellbank für Wildtiere „Alfred 20
unserer
Wissenschaftlerinnen
und
emb.fraunhofer.de
Personalaufwand
Sachaufwand (einschl. Fraunhofer-Umlagen)
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F orschungsbereiche
FORSCHUNGSBEREICHE
Zelluläre Biotechnologie
Ar beit sgr uppe Zelldiff ere n zie ru n g
Ar beit sgr uppe Zellt echno lo g ie
Aquatische Biotechnologie
Ar beit sgr uppe Aquat ische Z e llte ch n o lo g ie
Ar beit sgr uppe Aquakult u r
Zentren
Ger ät eent w icklung und 3 D -P ro to typ in g
Deut sche Zellbank f ür W i ld tie re
Tr anslat ionale Medizin
Zellkult ur und Zellanalyse
Kalibrierung des 3D-Druckers
22
23
F orschungsbereiche
F orschungsbereiche
Arbeitsschwerpunkte und Geschäftsfelder Entwicklungen und AUFGABEN 2014/15 Innovationen sind der Motor der Wirtschaft – dies gilt im
ist die Etablierung einer Stammzellbank, in der jeder unabhän-
Besonderen auch in den Lebenswissenschaften. Vor allem
gig von Alter und Geschlecht körpereigene Zellen kryokonser-
die Zukunftsthemen wie „Gesundheit“ und „Nachhaltig-
vieren und für lange Zeit einlagern kann. Hiermit eröffnen sich,
keit“, die sich auch bundespolitisch als Schwerpunkte der
ähnlich wie bei den bereits bekannten Nabelschnurblutbanken,
biotechnologischen Forschung hervorheben, sind stra-
neue Einsatzmöglichkeiten für zelltherapeutische Anwendun-
tegische Geschäftsfelder der Fraunhofer EMB. Mit ihren
gen, die nicht nur Neugeborenen in Aussicht gestellt werden
zwei Arbeitsgruppen der biomedizinischen Forschung,
können. Am Weitesten fortgeschritten ist die präklinische
der AG Zelldifferenzierung und der AG Zelltechnologie,
Forschung für die zellbasierte Therapie chronischer Hautwun-
den zwei Arbeitsgruppen im Bereich der aquatischen
den, ein Bereich, in dem mit konventionellen Methoden immer
Biotechnologie, der AG Aquakultur und der AG Aqua-
noch ungenügende Heilungserfolge erzielt werden. Aber auch
tische Zelltechnologie sowie den vier bereichsübergrei-
für andere medizinische Indikationen, wie periphere Nervenver-
fenden Zentren Geräteentwicklung und 3D-Prototyping,
letzungen oder degenerative Augenerkrankungen, wird aktuell
Deutsche Zellbank für Wildtiere, Translationale Medizin
der Einsatz Schweißdrüsen-assoziierter Stammzellen erprobt.
und Zellkultur und Zellanalyse ist die EMB für interdis-
Neben therapeutischen Optionen ergibt sich vor allem für die
ziplinäre Projekte optimal aufgestellt.
isolierten Schweißdrüsen ein spannendes Anwendungsgebiet im Rahmen kosmetischer und pharmazeutischer Testsysteme.
Der Schwerpunktbereich „Individualisierte Medizin“, in
Die langfristige Organkultur der Drüsen in vitro ist möglich
dem in enger Kooperation mit den klinischen Gruppen der
und die Funktion der spezifischen Schweißdrüsenzellen wird
Universität zu Lübeck neue Therapien und Diagnosemethoden
aktuell überprüft, damit Aussagen zur Substanztestung (z.B.
entwickelt werden, wird vom Arbeitsbereich „Translationale
von neuen Deowirkstoffen) valide getroffen werden können.
Medizin“ unterstützt. Dieser Bereich überführt Erfolg versprechende Ergebnisse aus der Grundlagenforschung in die klinische
Der Schwerpunktbereich „Zelltechnik“ ist eng mit den oben
Anwendung. Viele Projekte dieses Schwerpunktbereiches basie-
beschriebenen Geschäftsfeldern verknüpft und entwickelt
ren dabei auf dem Einsatz leicht erreichbarer, körpereigener
innovative Technologien und Geräte im Hinblick auf eine
Stammzellen, die entweder ambulant als Biopsie (Schweißdrü-
kommerzielle Zellverwertung. Unterstützt werden die Wissen-
sen der Haut) oder absolut nicht-invasiv aus dem Urin gewon-
schaftler von der zentralen Abteilung für Geräteentwicklung
nen werden können. Vor allem für Zellersatz-Therapien, die bei
und 3D-Prototyping.
Kleinkindern notwendig werden, sind Urin-basierte Stammzel-
Zellhandhabung ist die Automatisierung ein häufig ange-
len eine aussichtsreiche Quelle, da der Patient nicht biopsiert
strebtes Ziel, da manuelle Verfahren nicht nur teuer, sondern
werden muss. Aktuell werden diese Zellen im Hinblick auf ihre
häufig auch nicht standardisiert werden können. Als Schlüs-
Vermehrungskapazität in vitro und ihre Differenzierungsfä-
seltechnologie für eine industrielle Nutzung von Zell-Biomasse
higkeit analysiert. Es gibt erste Hinweise, dass ein Einsatz bei
entwickelt der Bereich „Zelltechnik“ neuartige Bioreaktoren,
Urogenital-Defekten aussichtsreich erscheint. Die Expertise der
die auf innovativen Reaktorprinzipien beruhen. Ziel ist es, die
EMB, aus kleinen Hautbiopsien sowohl einzelne Schweißdrüsen
Zellen ohne aufwendige Handhabungsschritte in ein Hydrogel
als auch Schweißdrüsen-assoziierte Stammzellen zu isolieren,
zu verkapseln und in einem geschlossenen Kreislaufsystem zu
Immunhistologische Färbung (PAS)
ermöglicht vielseitige Anwendungen. Besonders aussichtsreich
vermehren. Aktuelle Projekte befassen sich mit der Anpassung
Rotalge von Primärkulturen des Goldfischs
Vor allem im Bereich Zellanalyse und
Delesseria Zelltracking sanguinea (Carassius gibelio forma auratus)
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F orschungsbereiche
F orschungsbereiche
der Hydrogelparameter sowie mit der technischen Umset-
Rohstoffquelle dar. Für die Lebensmittelindustrie kann damit
Technologien zu optimieren. Neben der Entwicklung von neuen
zung der Anlage. Die in den Lebenswissenschaften häufig
ein Ersatz künstlicher Zusatzstoffe durch natürliche Zutaten
Überwachungssystemen, die kontinuierlich alle wichtigen
benötigte In-vitro-Kultur von Zellen zu Vermehrungs- und/
in Aussicht gestellt werden, was im Rahmen des „Clean-
abiotischen und biotischen Parameter des Kreislaufsystems
oder Analysezwecken bedarf in Zukunft neuer Qualitätsma-
Labelling-Konzepts“ große Verbraucherzufriedenheit bewirken
messen und kontrollieren, werden auch innovative Methoden
nagementsysteme, um den biologischen Rohstoff „Zelle“ so
würde. Zudem eröffnet die zelltechnologische Expertise in der
des Fischmonitorings etabliert. Verfahren, die das Verhalten der
standardisiert und kontrolliert wie möglich einzusetzen. Dies
Kultur und Handhabung von Zellen aquatischer Organismen
Fische, ihre Futteraufnahme und ihre Biomasse dokumentieren,
gilt nicht nur für eine klinische Verwendung in Form regenera-
spannende Strategien zur Nutzung von Fischbiomasse als
streben eine stressfreie Vermessung und Aufzeichnung der Tiere
tiver Zelltherapien, sondern auch wenn Zellen als Testsysteme
Nahrungsergänzung oder direkt als Lebensmittel. Auch wenn
an. Ein aktuelles Projekt wurde in Zusammenarbeit mit regional
für die Pharmabranche (z.B. beim Drug Discovery) genutzt
die nachhaltige Fischzellproduktion im Bioreaktor zunächst
ansässigen Unternehmen gestartet, in dem die Dicklippige
werden. Der Forschungsbereich kann hierbei auf eine langjäh-
eine Vision ist, konnten bereits Untersuchungen durchgeführt
Meeräsche als neue und nachhaltige Art für die marine Aqua-
rige Expertise im nicht-invasiven Monitoring von Zellkulturen,
werden, die belegen, dass kultivierte Fischzellen ebenfalls die
kultur nutzbar gemacht werden soll. Mit neuen Haltungstech-
dem Zelltracking, verweisen. Mit Hilfe der computergestützten
wertvollen Omega-3-Fettsäuren enthalten und auch in ihrer
nologien und innovativen Ansätzen für die Reproduktion- und
Auswertung von mikroskopischen Zeitrafferaufnahmen können
sonstigen Zusammensetzung nativem Fischfleisch ähneln.
Larvenaufzucht soll eine von Wildfängen unabhängige, stabile
die beobachteten, kultivierten Zellen durch verschiedene
Unumstritten ist jedoch das Potential mariner Eukaryontenzel-
Produktion von Besatzfischen gewährleistet werden. Aber auch
quantifizierbare Parameter charakterisiert werden. Aussagen
len für die Etablierung von Test- und Modellsystemen in der
die anderen Organismen einer IMTA-Anlage lassen sich nutzen
zur Proliferationsrate, zur Mitosehäufigkeit, zum Stammbaum
Gewässer- und Ökotoxikologie oder für die Virenforschung und
und verwerten. So ist es gelungen, Algeninhaltsstoffe genauer
usw. lassen sich mit dieser bildbasierten Zytometrie nun valide
Impfstoffentwicklung. In diesem Zusammenhang ist auch das
zu charakterisieren und spannende bioaktive Substanzen zu
und reproduzierbar treffen und für verschiedene Zellchargen
große Kryoarchiv der EMB, der „CRYO-BREHM“, von beson-
isolieren. Für einen klinischen Einsatz sind insbesondere die
vergleichen.
derem Wert. Als eines der modernsten Bioarchive weltweit
gewonnen antimikrobiellen Peptide interessant, die bakterielle
bewahrt er durch die Sammlung von vitalen Zellkulturen von
Biofilme inhibieren können. Als Beschichtung von Implantaten
Während die beiden biomedizinisch-ausgerichteten Geschäfts-
Wildtieren umfassende biologische Information in lebendiger
könnten diese Algensubstanzen eine Alternative zu klassischen
felder sich hauptsächlich mit der Verwertung von humanen
Form und ermöglicht moderne wissenschaftliche und wirt-
Antibiotika darstellen. Zudem initiieren diese Substanzen keine
Zellen beschäftigen, hat der Schwerpunktbereich „Biotech-
schaftliche Nutzungsmöglichkeiten.
Resistenzausbildung. Forschungsvorhaben wie dieses machen
nologie
mariner
Eukaryonten“
die
Nutzbarmachung
deutlich, wie stark die unterschiedlichen Themen in den Lebens-
mariner Ressourcen im Fokus. Für das Zukunftsfeld der blauen
Der Schwerpunktbereich „Multitrophische Aquakultur“
wissenschaften miteinander vernetzt sind und zeigen das große
Biotechnologie hat die in Schleswig-Holstein ansässige EMB
bearbeitet Projekte, die sich mit dem Thema der nachhaltigen
Potential, welches sich für die Technologieentwicklung an der
einen enormen Standortvorteil. Die Verfügbarkeit von Algen,
Bioproduktion beschäftigen. Die Zucht von Fischen, Algen
Schnittstelle von Biomedizin und Mariner Biotechnologie ergibt.
Fischen, Muscheln und anderer mariner Organismen ist optimal
und anderen marinen Organismen in Aquakulturanlagen
und wird durch das Forschungsschiff „Joseph von Fraunhofer“,
wird in Zukunft die klassische Landwirtschaft ergänzen. Als
welches im Lübecker Hafen ankert, noch weiter erleichtert. Der
besonders zukunftsfähig haben sich integrierte multitrophische
Schwerpunkt hat sich zur Aufgabe gemacht, die Branchen der
Aquakulturanlagen (IMTA) erwiesen, in denen Organismen
Kosmetik-, Pharma- und Lebensmittelindustrie mit innovativen
unterschiedlicher Trophiestufen (Fische, Muscheln, Algen) in
Rohstoffen aus dem Meer, die nachhaltig erzeugt wurden,
einem gemeinsamen System kultiviert werden. Die EMB hat
zu versorgen. Im Technikum für angewandte Lebensmittel-
dabei sowohl die landbasierten als auch die im offenen Gewäs-
forschung (TFAL) sind Veredelungsverfahren wie z.B. Brauen
ser stationierten Anlagen im Blick. Ziel des Schwerpunktes ist
und Räuchern mit modernem Equipment möglich. Vor allem
es, die Anlagen auf ihre Machbarkeit und Wirtschaftlichkeit hin
für die Entwicklung von Lebensmittelzusatzstoffen, wie z.B.
zu prüfen und entlang der gesamten Wertschöpfungskette,
Antioxidantien, stellen marine Algen eine vielversprechende
vom Anlagenbau bis hin zur Verwertung der Produkte, die Moostierchen (Bryozoe)
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27
Arbeitsgruppenleiter Zelldifferenzierung Dr. rer. nat. Matthias Brandenburger
ARBEITSGRUPPE ZELLDIFFERENZIERUNG
Mönkhofer Weg 239a | 23562 Lübeck Telefon +49 451 384448-17
[email protected]
Kernkompetenzen Forschungsprojekte V. l. n. r.: Janina Kier, Nicole Nissen, Tabea Miriam Sturmheit, Matthias Brandenburger,
Projektbeispiel: Regeneration peripherer Nervenläsionen Ein In-vitro-System mit Stammzellen aus der humanen Schweißdrüse
Julia M. Klemens (geb. Mehnert), Anna E. Matthießen
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29
F orschungsbereiche
ARBEITSGRUPPE ZELLDIFFERENZIERUNG 2
1
2
3
SCHWEISSDRÜSEN abgeleitete Stammzellen und ORGANOTYPISCHE TESTSYSTEME FÜR DIE INDUSTRIE UND AKADEMISCHE FORSCHUNG Abbildung 1:
Die Arbeitsgruppe Zelldifferenzierung konnte mit humanen Stammzellen aus Schweißdrüsen
Periphere Nervenzellen
eine neue Zellquelle für die regenerative Medizin erschließen. Der besondere Vorteil Schweiß-
aus der Ratte
drüsen abgeleiteter Stammzellen liegt in der leichten Zugänglichkeit und der ethischen Unbedenklichkeit. In Tierversuchen konnte bereits ein positiver Effekt auf die Wundheilung gezeigt
Abbildung 2:
werden. Insbesondere die Neubildung von Blutgefäßen (Revaskularisierung) konnte mit einer
Humane Vollhautstanzen dienen als
Stammzellbehandlung im Tierversuch beschleunigt werden. Studien haben gezeigt, dass die
In-vitro-Kulturmodell, mit dem die
Wirkung der Stammzellen zu einem Großteil von löslichen (parakrinen) Faktoren ausgeht, welche
Potenz Schweißdrüsen-abgeleiteter
im Wundmilieu von den Stammzellen ausgeschüttet werden. Die Stammzellen verstärken somit
Stammzellen (SGSCs) in Wund-
die natürliche Wundheilung um ein Vielfaches.
heilungsstudien untersucht wird
Auch für die Anwendung in der peripheren Nervenregeneration weisen Schweißdrüsen abgeleiAbbildung 3:
tete Stammzellen ein hohes Potential auf. Periphere Nervenläsionen entstehen durch Unfälle oder
Schweißdrüse
im Rahmen von chirurgischen Eingriffen. Wird die periphere Nervenläsion nicht schnellstmöglich geschlossen, können irreversible Funktionsverluste auftreten. Für die Überbrückung solcher Defekte können autologe Transplantate verwendet werden, wodurch das Problem jedoch nur auf unwichtigere Köperteile verlagert wird. Daher kommen bei kleineren Defekten in der Regel
KernkompeteNzen
künstliche Nervenleitschienen zum Einsatz. Ziel unserer Untersuchungen ist es, unsere Stammzel-
.....................................................................................................................
Anlehnung an die Vorstudien zur Wundheilung wurden Kokulturexperimente mit Stammzellen
■■ Entwicklung von zellbasierten Therapien aus Schweißdrüsenstammzellen ■■ Etablierung und Optimierung von organotypischen Modellsystemen ■■ Biologisierung von Implantaten und dessen Charakterisierung
len hinsichtlich eines positiven Effektes auf die periphere Nervenregeneration zu untersuchen. In und peripheren Neuronen angefertigt. Dabei zeigte sich, dass Stammzellen das Auswachsen neuer peripherer Nervenbahnen um ein vielfaches beschleunigen können (siehe Projektbeispiel). In Zukunft sollen Stammzellen aus Schweißdrüsen für klinische Anwendungen verfügbar gemacht werden. Für den Anwendungsbereich Wundheilung arbeitet die EMB bereits eng mit der neu ausgegründeten Firma Bioenergy CellTec GmbH zusammen. Ziel der Kooperation ist die Entwicklung neuartiger und hochwirksamer Wundauflagen für die Behandlung chronischer Wunden.
31
F orschungsbereiche
F orschungsbereiche
ARBEITSGRUPPE ZELLDIFFERENZIERUNG
Ein weiteres Arbeitsgebiet der Arbeitsgruppe Zelldifferenzierung besteht in der Entwicklung neuer In-vitro-Testsysteme. Der besondere Fokus liegt dabei insbesondere auf organotypischen
Forschungsprojekte
Gewebekulturen. Ziel ist hier die Entwicklung von aussagekräftigen In-vitro-Modellen, welche zur Reduktion von Tierversuchen beitragen. Vor allem im Bereich der Herztestsysteme steht mit
Zellbasierte Therapien
spontan kontrahierenden Aggregaten aus der Regenbogenforelle (SCCs) ein vielversprechendes
------------------------------------------------------------
Modellsystem zur Verfügung. Elektrophysiologische Untersuchungen haben gezeigt, dass SCCs
Humane adulte Stammzellen aus Schweißdrüsen (SGSCs) haben großes Potential für regenerati-
zur Detektion von substanzinduzierten Herzrhythmusstörungen sowie der Untersuchung von
ve Therapien. Im Tierversuch konnte bereits gezeigt werden, dass SGSCs die Hautwundheilung
Ischämie genutzt werden können.
fördern, was sich in einer verstärkten Revaskularisierung und einem schnelleren Verschluss der Wunde äußerte. In Zukunft sollen SGSCs für den klinischen Einsatz verfügbar gemacht werden. Dazu ist eine Anpassung des Herstellungs- und Kultivierungsprozesses nach GMP-Richtlinien notwendig. Zudem sollen weitere Anwendungsgebiete (z.B. Biologisierung von Implantaten) erschlossen werden.
Biologisierung von Implantaten -----------------------------------------------------------Periphere Nerven können durch Unfälle durchtrennt werden, was oftmals zu einem sensorischen oder motorischen Funktionsverlust führt. Sind wichtige Bereiche des Körpers betroffen, können größere Defektstrecken mit autologen Transplantaten wiederhergestellt werden. Dies zieht in der Regel einen Funktionsverlust am Spenderort mit sich. Mithilfe von Nervenleitschienen stehen künstliche Transplantate zur Verfügung, die bislang aber noch nicht an die Qualität eines autologen Nerventransplantats heranreichen. Mithilfe von autologen Stammzellen sollen Nervenleitschienen biologisiert werden. Dadurch soll die Narbenbildung minimiert und das Nervenwachstum gefördert werden. Der Effekt von biologisierten Nervenleitschienen soll mithilfe neuartiger In-vitro-Testsysteme und im Tierversuch getestet werden.
Organotypische Testsysteme -----------------------------------------------------------In Zukunft wird der Bedarf an Alternativmethoden zu Tierversuchen stark ansteigen. Organotypische Testsysteme stellen eine attraktive Alternative zu bestehenden Tiermodellen dar und können dazu beitragen diesen steigenden Bedarf zu decken. In der Fraunhofer EMB wurden Herstellungs- und Kulturbedingungen für Gewebeschnitte aus verschiedenen Geweben (z.B. Herz, Leber, Hirn) etabliert und ermöglichen die Erfassung vitaler Gewebeparameter. Im Bereich der Herzgewebeschnitte konnte die Methodik bereits auf humanes Gewebe übertragen werden, wodurch Speziesunterschiede ausgeräumt werden können. Darüber hinaus konnten die Kenntnisse über die Isolation von Schweißdrüsen und Schweißdrüsen-abgeleiteten Stammzellen genutzt werden, um ein 3D-Kulturmodell isolierter Schweißdrüsen zu etablieren. Dieses Modell ist in Kultur über mehrere Wochen haltbar und erlaubt die Untersuchung von Wirkstoffeinflüssen auf humane Schweißdrüsen. In Zukunft sollen die Testsysteme verbessert und auf weitere Gewebe (Haut, peripheres Nervensystem) erweitert werden. 32
33
F orschungsbereiche
ARBEITSGRUPPE ZELLDIFFERENZIERUNG
Abbildung: Nestin-positive Schweißdrüsenabgeleitete Stammzellen (rot Nestin, blau DAPI)
Zellen lernen vom Gewebe -----------------------------------------------------------Die Differenzierung von Stammzellen kann über eine direkte oder indirekte Kokultur von Stammzellen mit Gewebebiopsien oder Zellen des Zielgewebes induziert werden. Dabei lernen die Stammzellen von den Zellen des Zielgewebes. Lösliche Faktoren oder Zell-Zell-Kontakte führen dazu, dass die Stammzellen verstärkt in Zelltypen des Zielgewebes differenzieren. In der Arbeitsgruppe konnte bereits die Differenzierung in Herzmuskel-, Nerven- und Endothelzellen induziert werden.
Stammzellen heilen Gewebe
PROJEKTBEISPIEL: Regeneration peripherer Nervenläsionen - Ein in vitro System mit Stammzellen aus der humanen SchweiSSdrüse
------------------------------------------------------------
Klinische P roblemati k un d a k tuelle T herapieans ä tze
Kokultursysteme können verwendet werden um den Einfluss von Stammzellen auf die Rege-
Verletzungen peripherer Nerven, beispielsweise nach einem Unfall, stellen eine große Herausfor-
neration eines Gewebes zu untersuchen. Dieser Effekt kann über eine indirekte Kokultur von
derung für die klinische Behandlung dar. Zwar besitzt das periphere Nervensystem, im Gegensatz
Stammzellen und dem Zielgewebe induziert werden. Dabei interagieren die Stammzellen über
zum zentralen Nervensystem, die Fähigkeit zur Regeneration und zum Wiedergewinn seiner Funk-
lösliche Faktoren mit den Zellen des kokultivierten Zielgewebes. Mit diesem Kokultursystem
tionalität, jedoch spielt die Größe des Nervendefektes hierbei eine kritische Rolle. Ist die Defekt-
konnte schon gezeigt werden, dass Stammzellen einen regenerationsfördernden Effekt auf
strecke zu lang, können neu aussprossende Neuriten ihre ursprüngliche Trajektorie nicht mehr
Nervenzellkulturen haben.
wiederfinden und nach unkoordiniertem Auswachsen bildet sich schließlich eine Narbe, welche zu einem kompletten und irreversiblen Funktionsverlust des betroffenen Nerven führen kann. Als Goldstandard in der Therapie peripherer Nervenläsionen gilt derzeitig das autologe Nerventransplantat, bei welchem eine Nervenhülle aus einem anderen Körperbereich des betroffenen Patienten als Ersatz für den verletzten Nerven transplantiert wird, eine höchst unbefriedigende Lösung. Seit vielen Jahren wird an alternativen Therapiemöglichkeiten geforscht. Nervenleitschienen aus verschiedensten synthetischen und biologischen Materialien finden Einsatz in Forschungsprojekten, teilweise optimiert durch zugefügte Wachstumsfaktoren oder spezielle interne Leitstrukturen, welche den nativen Nerven nachahmen sollen. Besonderer Fokus liegt auf der Optimierung von Nervenleitschienen mithilfe unterstützender Zellen, beispielsweise autologer Stammzellen des betroffenen Patienten. S tammzellen aus d er humanen S chwei S S d rüse als m ö gliche U nterstützung für eine verbesserte periphere N ervenregeneration
Aus Achselhaut-Biopsien lassen sich mit einem von der Fraunhofer-Gesellschaft patentiertem Verfahren Stammzellen isolieren und vermehren. Diese Stammzellpopulation zeigt ein gutes Proliferations- und Differenzierungspotenzial und konnte bereits für eine verbesserte Wundheilung im Vollhaut-Modell bei der Maus angewendet werden. Durch parakrine Effekte wurde die Vaskularisierung in der Wunde beschleunigt und somit die Heilung begünstigt.
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F orschungsbereiche
F orschungsbereiche
ARBEITSGRUPPE ZELLDIFFERENZIERUNG
Um den Effekt der Schweißdrüsen-abgeleiteten Stammzellen auf die periphere Nervenregenera-
Abbildung 1:
tion zu untersuchen, wurde ein In-vitro-Modell aus peripheren Nervenzellen der Ratte verwendet.
Beispiele von peripheren Nerven-
Die Nervenzellen lassen sich sowohl aus adulten als auch aus pränatalen Ratten isolieren und
zellen, die ohne Ko-Kultur (links)
als primäre Zellen kultivieren. Ko-Kultur-Systeme dienten zur Untersuchung der Interaktion und
oder nach 24-stündiger Ko-Kultur
gegenseitigen Beeinflussung beider Zellpopulationen. In einer indirekten Ko-Kultur, in der sich
mit Schweißdrüsen-abgeleiteten
die beiden lokal getrennt wachsenden Zellpopulationen das Medium und somit alle produzierten
Stammzellen (rechts) analysiert
Faktoren teilen, lassen sich Effekte untersuchen, die durch parakrine Einflüsse hervorgerufen
wurden
1
3
werden. Eine direkte Ko-Kultur, bei der ein direkter Zell-Zell-Kontakt von Nervenzellen und Stammzellen besteht, gibt Hinweise darauf, wie die Zellen in einer Nervenleitschiene, die mit den Stammzellen als Unterstützung besiedelt ist, interagieren könnten. Abbildung 2:
S chwei S S d rüsen - abgeleitete S tammzellen f ö r d ern d as
Methodik zur quantitativen Analyse
A uswachsen von N euriten
der Neuriten-Gesamtlänge
In den In-vitro-Untersuchungen zeigte eine Ko-Kultivierung von Schweißdrüsen-abgeleiteten Stammzellen und peripheren Nervenzellen vielversprechende Ergebnisse. In der indirekten 4
Ko-Kultur führten die von den Stammzellen produzierten Faktoren zu einem verstärkten Auswachsen von Neuriten aus den Nervenzellen (Abb. 1). Mithilfe von Färbungen der Neurofilamente und anschließender Analyse der Neuriten-Gesamtlänge konnte das Auswachsen der Neuriten quantifiziert werden. Die dazu verwendete Technik beinhaltet eine besondere SkelettierungsMethode, die eine strikte Auswertung der Neuriten-Länge, unbeeinflusst von Durchmesser und Wachstumsrichtung der Neuriten, erlaubt (Abb. 2). Mithilfe dieser Technik konnte gezeigt werden, dass eine 24h Ko-Kultivierung die Neuriten-Gesamtlänge signifikant erhöht (Abb. 3). Eine direkte Ko-Kultivierung von Schweißdrüsen-abgeleiteten Stammzellen und peripheren Nervenzellen bildet die Situation ab, die sich in einer Nervenleitschiene zeigen würde, wenn diese vor der Implantation mit Stammzellen besiedelt wird. Die frisch isolierten Nervenzellen, welche stets durch eine besonders empfindliche Auswahl ihrer Substrate gekennzeichnet sind, zeigten besonders gutes Anhaften auf den bereits adhärierten Stammzellen. Nach wenigen Stunden wuchsen auf dem Feeder-Layer aus Stammzellen die ersten Neuriten aus. Eine mehrtägige direkte Ko-Kultivierung lässt erkennen, wie sich die neu aussprossenden Neuriten in derselben
Abbildung 3+4:
Orientierung ausrichten, in der die Stammzellen sich ausgerichtet haben (Abb. 4). Die Neuriten
Die Neuriten-Gesamtlänge adulter
scheinen sich an den Stammzellen zu orientieren und somit direkt mit ihnen zu interagieren.
(3) und pränataler (4) peripherer
2
Nervenzellen ist nach 24-stündiger
Besonders interessant sind die gewonnenen Erkenntnisse für die weitere Forschung an einer
Ko-Kultur mit Schweißdrüsen-
zellbesiedelten Nervenleitschiene mit Stammzellen aus der humanen Schweißdrüse. Das Konzept
abgeleiteten Stammzellen erhöht
beinhaltet die Stammzellen sowohl als attraktives Substrat für neu aussprossende Neuriten aus
(rechts) im Vergleich zur Kontrolle
der durchtrennten Nervenendigung als auch als Stimulus für ein verstärktes Auswachsen der
ohne Ko-Kultur (links)
Abbildung 2:
Iα6 Nestin DAPI
Neuriten.
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37
F orschungsbereiche
F orschungsbereiche
ARBEITSGRUPPE ZELLDIFFERENZIERUNG
Schweißdrüsen-abgeleitete Stammzellen stellen sich somit als attraktive, leicht verfügbare
Abbildung 5:
Zellquelle dar, die neben anderen Therapiemöglichkeiten ein großes Potential für die periphere
In einer direkten Ko-Kultur von
Nervenregeneration darstellt.
Schweißdrüsen-abgeleiteten Stammzellen und peripheren
A nsprechpartner I N P roje k tbeispiel
5
Nervenzellen orientieren sich die neu aussprossenden Neuriten an der Ausrichtung der Stammzellen
Julia Klemens (geb. Mehnert), M.Sc. Wissenschaftliche Mitarbeiterin Arbeitsgruppe Zelldifferenzierung Telefon +49 451 384448-53
[email protected]
Publiziert in Cellular Physiology and Biochemistry, Karger Co-Culture Systems of Human Sweat Gland Derived Stem Cells and Peripheral Nerve Cells: An in Vitro Approach for Peripheral Nerve Regeneration Cell Physiol Biochem 2014;34:1027-1037 (DOI:10.1159/000366318)
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F orschungsbereiche
Arbeitsgruppenleiter Zelltechnologie
ARBEITSGRUPPE ZELLTECHNOLOGIE
Dr. rer. nat. Daniel H. Rapoport Mönkhofer Weg 239a | 23562 Lübeck Telefon +49 451 384448-13
[email protected]
Kernkompetenzen Forschungsprojekte Projektbeispiel: Kapsel-basierter Bioreakt or V. l. n. r.: 1. Reihe: Daniel H. Rapoport, Stephanie Freyher, Sandra Charlotte Walter 2. Reihe: Fabian Bormann, Sandra Schultz, Ninette von der Dellen, Miriam Voigt 3. Reihe: Tim Becker, Heiko Benzin, Oliver Rost, Georg Höhne
41
F orschungsbereiche
ARBEITSGRUPPE ZELLTECHNOLOGIE 2
EnTWICKLUNG VON INNOVATIVEN GERÄTEN FÜR ZELLKULTUR, Zellhandling und Zell-Logistik Abbildung 1:
Die Arbeitsgruppe Zelltechnologie entwickelt innovative Geräte für Zellkultur, Zellhandling und
Humane Haut im
Zell-Logistik. Diese Entwicklungen finden in drei Bereichen statt: (1) Geräte und Software für bild-
Röntgenmikroskop
basierte Zytometrie; (2) Bioreaktoren für adhärent wachsende Zellen; (3) Geräte für die schnelle Inkulturnahme von Zellen aus Biopsien und der Untersuchung des Übergangs von Gewebe in
Abbildung 2:
Zellkultur.
Röntgenmikroskop
Die Arbeitsgruppe Zelltechnologie operiert somit in dem hochspannenden Grenzgebiet zwischen Zellbiologie, Verfahrenstechnik, Informatik, Materialwissenschaften und Laborgerätebau. Im Zusammenführen dieser Einzeldisziplinen liegt die spezifische Kompetenz der Arbeitsgruppe Zelltechnologie. In der bildbasierten Zytometrie hat die Arbeitsgruppe in den letzten Jahren entscheidende Fortschritte erzielt. Bildbasierte Zytometrie meint die quantitative Analyse von Zellkulturen vermittels softwarebasierter Auswertung von mikroskopischen Zellbildern und Bildfolgen. Bereits 2011 war es der Arbeitsgruppe Zelltechnologie gelungen, ein Verfahren zu entwickeln, mit dessen Hilfe mögliche Fehler bei der Verfolgung einzelner Zellen systematisch aufgespürt werden können. Dadurch erhöht sich die Zuverlässigkeit der Zellverfolgung so stark, dass sie der manuellen Zellverfolgung durch Spezialisten ebenbürtig ist. Dieser Durchbruch wird große Bedeutung für die künftige Zellkultur haben. Es ist nun möglich, das Geschehen in der Zellkulturschale vollautomatisch zu verfolgen und viele Tausende von Zellen in Echtzeit quantitativ zu analysieren. Es können
KernkompeteNzen
sowohl statische Parameter (Zellform, Zellgröße, Zellanzahl) als auch dynamische Parameter (Bewegungsanalyse, Zellteilungen) im Brutschrank automatisch ermittelt werden.
.....................................................................................................................
■■ Bildbasierte Zellanalyse: Software- und Hardwareentwicklung ■■ Neue Materialien für die Zellkultur 42
■■ Zelltransport
Zu den zytometrischen Analyseverfahren, die in der Arbeitsgruppe entwickelt wurden, gehört seit Neuerem auch eine unabhängig von der Zelldetektion funktionierende Mitosedetektion. Mitosen – Zellteilungen – sind die eigentlichen Start- und Endpunkte im Leben einer Zelle. Jede Zelle tritt als Tochterzelle ins Leben und verschwindet, indem sie selbst Tochterzellen bildet. Deshalb sind
43
F orschungsbereiche
Abbildung: Zelltracking
Mitosen die wichtigsten Ereignisse in der Zellkultur und ihre Detektion für die Zytometrie von
Forschungsprojekte
eminenter Wichtigkeit. An der EMB wurden hierzu verschiedene Alghorithmen entwickelt, die eine sehr genaue Detektion mitotischer Ereignisse gestatten. Daraus wiederum lässt sich die Verteilung der Zellzykluszeiten einer Zellkultur bestimmen. Dieser Parameter, wiewohl für die
Analyse komplexer Zellkulturen mit Zeitraffermikroskopie
Beschreibung und das Verständnis komplexer Zellkulturen unabdingbar, ist über herkömmliche
------------------------------------------------------------
Methoden praktisch nicht erhebbar.
Eine an der EMB entwickelte Software erlaubt die automatisierte Verfolgung einzelner Zellen und die Beschreibung von Zellpopulationen mit bislang unerreichter Präzision. Dadurch ist es möglich,
Im letzten Jahr konnten auch Verbesserungen bei der Isolation adulter Stammzellen aus Drüsen-
Zellkulturen durch „reines Hinschauen“ nicht-invasiv zu charakterisieren und aussagekräftige
gewebe erzielt werden. Die Ausbeute der Isolation wurde durch Optimierung der Abläufe,
biologische Parameter aus Bildserien abzuleiten. Diese biologischen Parameter können etwas
Prozessparameter und eingesetzten Enzyme vervielfacht. Auch ist es nun möglich, das Gewebe
über die Verteilung von Zellformen aussagen, über zellinterne Bewegungen und das Migrations-
vollständig in vitale Einzelzellen zu dissoziieren, was die Voraussetzung für eine Reinigung bzw.
verhalten; über das Teilungsverhalten und die Sterberaten sowie über Verknüpfungen dieser und
Fraktionierung der Zellpopulation ist.
weiterer Merkmale. Es lassen sich an der EMB Zelltracking- und Timelapse-Experimente samt der anfolgenden komplexen Auswertungen in Auftrag geben.
Schließlich hat die Arbeitsgruppe im vergangenen Jahr neue Entwicklungen im Bereich der Bioreaktoren für adhärent wachsende Zellen voran getrieben. Insbesondere wurde ein neuartiges kapsel-basiertes Reaktorprinzip etabliert (siehe Projektbeispiel). Gegenwärtig wird die industrielle
Charakterisierung neuartiger Scaffolds für die 3D-Zellkultur
Vermehrung adhärent wachsender Zellen in Bioreaktoren auf Microcarriern oder Hohlfasern
------------------------------------------------------------
durchgeführt. Da die meisten adhärenten Zellen nur in einem eingeschränkten Dichtebereich von
Um das dreidimensionale Wachstum von Zellen zu steuern, werden verschiedene geometrische
ca. 500-50.000 Zellen/cm proliferieren, sind die erzielbaren Vermehrungsfaktoren, unerachtet
Anordnungen von zellkulturkompatiblen Materialien getestet. Dabei werden sowohl Form als
von Methode und absoluter Wachstumsfläche, auf ca. 102 bis maximal 103 beschränkt. Unsere
auch Größe von Carriern systematisch variiert. Auch die chemische Zusammensetzung und die
neue Methodik ermöglicht demgegenüber einen zyklisch geführten Prozess, bei dem jeder
Elastizität der Substrate können als Parameter eines geeigneten Substrates gezielt verändert
Zyklus etwa eine Verzehnfachung der Zellmenge erbringt. Dadurch werden Expansionsfaktoren
werden, ebenso Oberflächenrauhigkeit und Porengrößenverteilung. Neuere Aktivitäten betref-
jenseits von 10 ermöglicht. Das Prinzip hierbei beruht auf der Verkapselung von Zellen in einem
fen die Verkapselung von Zellen in polypeptidhaltigen Gelmischungen. Die AG Zelltechnologie
Hydrogel, in dem die Zellen wachsen können; nachdem die Kapsel mit Zellen gefüllt ist, kann das
hat genaue Methoden für die quantitative Analyse des Zellgeschehens etabliert (genaue Zellzahl
Kapselmaterial aufgelöst werden und die Zellsuspension steht für einen weiteren Verkapselungs-
in 3D-Aggregaten; Stoffwechselaktivität).
2
4
zyklus zur Verfügung. Das Verfahren bietet viele Vorteile. Zum einen entfallen die Schritte der Inokulation/Zellernte
Entwicklung von Zellkultur-Consumables
völlig und werden durch die Prozesse des Verkapselns bzw. Kapselauflösens ersetzt. Sodann
------------------------------------------------------------
kann der Reaktor auch bei kleinen Start-Zellzahlen bereits in seiner Endgröße betrieben werden,
Aus den konkreten Anforderungen der Praxis werden in Zusammenarbeit mit den anderen
bzw. lässt sich die Zahl der Zwischenschritte stark verringern. Überdies sind die Zellen im Innern
Arbeitsgruppen der EMB unterschiedliche Consumables entwickelt. Beispielsweise wurden mit
der Kapseln mechanisch geschützt. Der Schutz vor Scher- und Prallkräften ermöglicht neben
dem Kunststoff-Kompetenzzentrum der FH Lübeck selbsthaftende Kammern für beschichtete
besseren Überlebensraten auch höhere Strömungsgeschwindigkeiten bzw. Volumenströme.
Objektträger entwickelt. Mit deren Hilfe kann die Eignung neuartiger Oberflächen für die Zell-
Schliesslich wachsen die Zellen in einer dreidimensionalen Umgebung, die es gestattet, die Zellen
kultur schnell und kostengünstig untersucht werden. Weiterhin wurden neue Substrate für das
unter Beibehalt ihrer biologischen Funktion bzw. Identität zu vermehren. Dies ist insbesondere für
freistehende Einfrieren dünner Gewebeschnitte entwickelt. Neue Entwicklungen beschäftigen
die Vermehrung von Stammzellen unabdinglich.
sich mit Disposables für die Durchflusskultur und mit optischen Disposables.
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F orschungsbereiche
F orschungsbereiche
ARBEITSGRUPPE ZELLTECHNOLOGIE
Kryokonservierung
Röntgenmikroskopie biologischer Proben
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Die Arbeitsgruppe etabliert und optimiert Verfahren für die Kryokonservierung von Zellen und
Die EMB verfügt über eines der leistungsfähigsten Röntgenmikroskope der Welt, um biologische
Geweben. Im Auftrag erstellt sie Protokolle für die Konservierung biologischer Proben, die die
Proben abzubilden. Das Zeiss Versa 510 kann genutzt werden, um makroskopische - auch un-
spezifischen Kundenbedürfnisse berücksichtigen und eine höchstmögliche Qualität der Proben
durchsichtige - Proben mit zellulärer Auflösung dreidimensional abzubilden. Diese Technik kann
bewahren. Insbesondere hat sich die Arbeitsgruppe Zelltechnologie auf die Kryokonservierung
überall eingesetzt werden, wo die dreidimensionale Anordnung von Zellen aufgeklärt werden
biologisierter/zellularisierter Materialien spezialisiert. Dazu zählen Zell-Gele, zellbewachsene Foli-
soll, i.e. in Geweben, in Hydrogelen, und anderen 3D-Zell-Aggregaten. Auch Larven und kleine
en und Matrices, Scaffolds (bis ca. 0.5mm Dicke) und Zell-enthaltende Schäume.
Tiere können mit hoher Auflösung (max 700 nm) in ihrem nativen Zustand abgebildet werden.
Analyse von Oberflächen für Zellkultur und Zelltransplantation -----------------------------------------------------------Die Arbeitsgruppe „Zelltechnologie“ verfügt über ein standardisiertes Repertoire an Methoden, um die Eignung neuer Materialien für die Zellkultur einzuschätzen. Zu den Zellparametern, die routinemässig und in hohem Durchsatz erhoben werden können, zählen Vitalität, Proliferation, metabolische Aktivität (Glucoseverbrauch, Lactatproduktion, Ansäuerungsleistung, Sauerstoffverbrauch), Adhäsionsgeschwindigkeit, Adhäsionskraft und Differenzierungspotential (FACS, Immuncytochemie, RT-PCR). Die meisten dieser Parameter werden mithilfe automatischer oder halbautomatischer Analysesysteme erhoben. Es lassen sich verschiedene Zell/Material-Kombinationen parallel screenen und hinsichtlich bestimmter Anwendungen optimieren (Erzeugung von Zellmasse, klinische Anwednung etc.). Gern führt die AG Zelltechnologie hierzu Auftragsarbeiten aus.
Time-Lapse-Service -----------------------------------------------------------Unsere Arbeitsgruppe verfügt über drei modern ausgestattete Zeitraffermikroskope. Es lassen sich sowohl lichtmikroskopische Zeitserien als auch die Dynamik von fluoreszenten Reportergenen detailliert aufzeichnen (Epi-Fluoreszenz und konfokale Lasermikroskopie). Die Zeitraffermikroskope stehen auch Industriepartnern und akademischen Kooperationspartnern zur Verfügung. Sie können sowohl von unseren langjährigen Erfahrungen als auch von den Möglichkeiten der nachgeschalteten computergestützten Analyse (Migration, Stammbäume etc.) profitieren.
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F orschungsbereiche
Abbildung 1:
ARBEITSGRUPPE ZELLTECHNOLOGIE
Schema eines Kapsel-basierten Bioreaktorsystems. Die Zellen werden in einem einzigen Rührkessel durch einen zyklisch geführten Prozess über mehrere Grössenordnungen vermehrt.
An der Fraunhofer EMB in Lübeck wurde ein Verfahren erfunden, mit dem sich adhärent wachsende Zellen effizient vermehren lassen. Es basiert auf dem Einsatz von Hydrogel-Kapseln. Seine Funktionsweise ist in der untenstehenden Abbildung verdeutlicht. Bei der Vermehrung der Zellen werden zyklisch 5 Phasen durchlaufen; jeder Durchlauf erhöht die Zellzahl um ca. eine Größenordnung. Die Phasen sind im Einzelnen:
PROJEKTBEISPIEL:
(1) Vorlegen von Zellen in der Lösung eines vernetzungsfähigen, biokompatiblen Gelbildners mit Adhäsionsstellen für Zellen;
Kapsel-basierter Bioreaktor
(2) Verkapselung der Zellen durch Eintropfen der Zellsuspension in ein Medium unter Bedingungen, welche die Vernetzung des Gels initiieren; (3) Expansion der adhärent wachsenden Zellen in den Kapseln;
Die effiziente Vermehrung obligat adhärent wachsender Zellen stellt nach wie vor ein ungelöstes
(4) Auflösen des Kapselmaterials durch einen physikalischen oder chemischen Stimulus und
technisches Problem dar. Seine Lösung würde in vielen Schlüsselbereichen der Bioökonomie einen
Freisetzen der Zellen als Zellsuspension;
entscheidenden Durchbruch bedeuten. Beispielsweise wird die Markteinführung personalisierter
(5) Resuspension der Zellen im Gelbildner; Start eines neuen Zyklus.
Zelltherapien ernsthaft durch die Kosten, die bei der Zellvermehrung entstehen, behindert. Auch in bereits etablierten Prozessen, wie der Herstellung therapeutischer Antikörper, ist die Vorvermehrung der Produktionszelllinien in mehreren Schritten („seed train“) ein entscheidender
Das beschriebene Reaktorprinzip weist folgende Vorteile gegenüber herkömmlichen Carrier-
Kostentreiber.
Verfahren auf:
Allgemein gesagt, wo immer eine zellbasierte Technologie in den industriellen Maßstab über-
Erstens kann der Reaktor auch für sehr kleine Start-Zellzahlen bereits in seiner Endgröße (Ziel-
führt werden soll, werden viele Zellen benötigt (idR >10 -10 ). Der Weg zu diesen Zellmengen
Zellzahl) betrieben werden. Dadurch lässt sich die Zahl der Zwischenschritte stark verringern. Dies
ist deshalb ein zentraler Flaschenhals für alle industriellen Zelltechnologien. Ein universelles
wird dadurch ermöglicht, dass die Zellen in einer lokalen Mikroumgebung eingeschlossen sind.
12
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Verfahren, mit dem sich die Effizienz der Vermehrung adhärent wachsender Zellen steigern lässt, würde nicht nur auf ein einzelnes Produkt abzielen. Vielmehr stellt es eine Plattformtechnologie
Zweitens werden im gesamten Vermehrungsprozess Flüssigkeiten gehandhabt. Es werden
dar, die in vielen verschiedenen Produkten Anwendung finden wird.
lediglich herkömmliche Pump- und Filteranlagen benötigt. Die Förderung und Prozessierung von Festkörpern - im Falle von Carrieren oder Hohlfasern ein erheblicher technischer Aufwand -
Gegenwärtig wird die industrielle Vermehrung adhärent wachsender Zellen entweder in Batte-
entfällt vollständig.
rien von Roller-Bottles oder in Bioreaktoren auf Microcarriern oder Hohlfasern durchgeführt. Da die meisten adhärent wachsenden Zellen überhaupt nur in einem eingeschränkten Dichtebereich
Drittens wachsen die Zellen nicht auf der Oberfläche der Kapseln sondern mehrheitlich in ihrem
von ca. 500-50.000 Zellen/cm2 proliferieren, sind die erzielbaren Vermehrungsraten, unerach-
Innern. Dadurch wird das Reaktorvolumen bei hoher Volumenbelegung wesentlich effizienter
tet von Methode und absoluter Wachstumsfläche, auf ca. 10 bis maximal 10 beschränkt.
genutzt.
2
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Wünschenswert sind jedoch deutlich höhere Faktoren von 104 (z.B. für die regenerative Medizin und Zellbanken, 105 (z.B. Produktionszellen für Biomoleküle). Vermehrungsfaktoren von >106
Viertens sind die Zellen im Innern der Kapseln mechanisch geschützt. Der Schutz vor Scher- und
können der Zelltechnologie ganz neue Bereiche, beispielsweise in der Ernährungs- und Landwirt-
Prallkräften ermöglicht höhere Strömungsgeschwindigkeiten bzw. Volumenströme, wodurch
schaft, erschließen.
wiederum hohe Wachstumsdichten im Reaktor möglich werden.
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F orschungsbereiche
F orschungsbereiche
ARBEITSGRUPPE ZELLTECHNOLOGIE
Fünftens kann die Kapsel, bzw. das Gelmaterial selbst immobiliserte Nährstoffe und Wachstums-
Abbildung 2:
hormone enthalten, sodass mit einem vergleichsweise mageren Medium gearbeitet werden
„Proof of principle“ für das
kann. Durch die lokale Bereitstellung der Nährstoffe/Wachstumshormone kann das Medium
kapsel-basierte Reaktorprinzip.
wesentlich effizienter genutzt werden.
Zellen wurden in Dextran-Hydro-
2
Vermehrung der Zellen in Dextran-Hydrogelen
1. Durchgang
gelen verkapselt und vermehrt
Sechstens entfallen die herkömmlichen Schritte der Inokulation/Zellernte völlig und werden
(grüne Wachstumsbalken). An Tag
durch die Prozesse des Verkapselns bzw. Kapselauflösens ersetzt. Dies ermöglicht eine sehr viel
7 nach Einsaat wurden die Kapseln
einfachere und schonendere Einbringung/Austragung der Zellen in den Reaktor bzw. aus ihm
aufgelöst und die frei gewordenen
heraus und gestattet einen verlustfreieren Umgang mit den Zellen.
Zellen erneut verkapselt. Die Zellen
2. Durchgang
vermehrten sich ein zweites Mal
Siebtens schließlich wachsen die Zellen in einer dreidimensionalen Umgebung, die es gestattet,
um den Faktor ≈10 (i.e. insgesamt
die Zellen unter Beibehalt ihrer biologischen Funktion bzw. Identität zu vermehren. Dies ist insbe-
um Faktor 102). Dadurch ist die
sondere für die Vermehrung von undifferenzierten Stammzellen von Vorteil.
zyklische Durchführbarkeit des Prozesses nachgewiesen.
An der Fraunhofer EMB wurde die prinzipielle Machbarkeit des Reaktorprinzips nachgewiesen und ein erstes Material für die Verkapselung gefunden. Dabei handelt es sich um Alginat, das kovalent mit Gelatine gekoppelt wurde, um Haftstellen für adhärent wachsende Zellen zu erzeu-
Abbildung 3:
gen. Das Material hat den Vorteil, aus sehr preisgünstigen, gut verfügbaren Rohstoffen herstellbar
3D-Abbildung eines Dextran-
zu sein, die, falls nötig, auch im „GMP-Grade“ erhältlich sind. Werden beide Rohstoffe kovalent
basierten Hydrogels für die
miteinander verknüpft, können Zellen in diesem Material wachsen. Die Gelbildung kann durch
kapsel-basierte Zellkultur.
Ca -Ionen induziert und die Kapseln mittels Citrat wieder aufgelöst werden.
Die Abbildung wurde mit dem
2+
neuen Röntgenmikroskop der EMB erzeugt. Dazu musste das Gel mit Phosphorwolframsäure kontrastiert
A nsprechpartner I N P roje k tbeispiel
werden. Gut zu erkennen sind Hohlräume in den Gelen. In diesen Hohlräumen wachsen die Zellen
Charlotte Walter (geb. Feldhoff), M.Sc.
bevorzugt an der inneren Ober-
Wissenschaftliche Mitarbeiterin
fläche der Gele bzw. Kapseln.
Arbeitsgruppe Zelltechnologie Telefon +49 451 384448-30
[email protected]
1 50
3
F orschungsbereiche
Arbeitsgruppenleiterin Aquatische Zelltechnologie
ARBEITSGRUPPE AQUATISCHE ZELLTECHNOLOGIE
Dr. rer. nat. Marina Gebert Mönkhofer Weg 239a | 23562 Lübeck Telefon +49 451 384448-15
[email protected]
Kernkompetenzen Forschungsprojekte Projektbeispiel: Untersuchung der Einlagerung von tiefgefrorenem Zellmaterial zum Erhalt von aquatischen genetischen Ressourcen
V. l. n. r.: Sebastian Rakers, Robert Stieber, Marina Gebert, Aileen Reichel, Christin Hackethal
52
53
F orschungsbereiche
ARBEITSGRUPPE AQUATISCHE ZELLTECHNOLOGIE 2
Nutzung aquatischer Ressourcen für die Lebensund Futtermittelindustrie, Kosmetik und Medizin Abbildung 1:
Die Kernprojekte der Arbeitsgruppe Aquatische Zelltechnologie beschäftigen sich mit der
Flossen-Blastema der
Etablierung und der Verwendung von neuen Langzeit-Zellkulturen aus limnischen und marinen
Regenbogenforelle
Fischarten, mit der Kryokonservierung von piscinen somatischen Zellen und Keimzellen sowie der
immunzytochemisch gefärbt
Nutzung aquatischer Ressourcen für die Lebens- und Futtermittelindustrie.
mit Vimentin- und
Fischzellkulturen werden unter anderem als Test- und Modellsysteme in der Gewässer- oder
Kollagen-Antikörper
Ökotoxikologie, in der Virenforschung und Impfstoffentwicklung sowie in der Pharmaindustrie
körper
verwendet oder in der regenerativen Medizin und Grundlagenforschung eingesetzt.
Abbildung 2: Organoide Zellaggregate in Zellkulturschale
T o x i k ologische T estsysteme
Im Vergleich zu klassischen Testsystemen aus Säugern gibt es über den Einsatz von Fischzellkulturen in der Toxikologie relativ wenige wissenschaftliche Untersuchungen, weshalb in der AG Aquatische Zelltechnologie vergleichende Analysen zur Einsetzbarkeit dieser Zellkulturen als Toxizitäts-Testsystem durchgeführt wurden. Hierzu wurden fibroblasten-ähnliche Zellen aus Mensch, Maus, Ratte und Fisch mit Kupfersulfat behandelt. Dieses Pestizid ist weitverbreitet,
KernkompeteNzen .....................................................................................................................
1
aufgrund seiner guten Wasserlöslichkeit jedoch auch für höhere Organismen sehr toxisch. Seine Wirkung auf die Zellen wurde mit einem Impedanz–basierten real-time Analyse-System (xCELLigence RTCA, Roche), sowie zwei klassischen Endpunkt-Assays (MTT und PrestoBlue) nachgewiesen. Diese Untersuchungen zeigten, dass Fischzellen bereits aufgrund der unterschied-
■■
Aquatische Zellkulturen als Test- und Modellsysteme
■■
Kryokonservierung von somatischen Zellen und Keimzellen aus Fischen
lichen Kulturbedingungen (20°C und 1,9% CO2 statt 37°C und 5% CO2) und der niedrigeren Stoffwechselleistung nicht mit Zellen aus Säugern vergleichbar sind. Im Umkehrschluss können daher Erkenntnisse aus klassischen Säuger-Testsystemen und Grenzwerte nicht unbesehen auf
■■ Nutzung aquatischer Ressourcen für die angewandte 5 4 Lebensmittelforschung
Wasserorganismen übertragen werden (Rakers et al., 2014). Die Einführung eines spezifischen Fischzell-Testsystems zur Festlegung signifikanter Grenzwerte für Gewässer und zur gleichzeitigen Reduktion von Tierversuchen sehen wir daher als zwingend erforderlich an.
55
F orschungsbereiche
ARBEITSGRUPPE AQUATISCHE ZELLTECHNOLOGIE Abbildung: Mobiles Zelltechniklabor
Kryo k onservierung
Die Technik der Kryokonservierung wird an der Fraunhofer EMB zum Erhalt von Zellkulturen
Aminosäuren und Vitamine könnten verstärkt aus dem Meer bezogen werden. Die Fraunhofer
eingesetzt. In Zusammenarbeit mit der zentralen Einrichtung „Zellkultur und Zellanalyse“ sowie
EMB hat sich als Schnittstelle zwischen den Bedürfnissen der Industrie und der Nutzung der
den Mitarbeitern des Projektes „Deutsche Zellbank für Wildtiere Alfred Brehm“ (Cryo-Brehm)
aquatischen Ressourcenquellen etabliert und bietet sowohl Know-How als auch Technologien
werden Langzeit-Zellkulturen von aquatischen Organismen angelegt und tiefgekühlt gelagert.
auf hohem Niveau.
Auch Keimzellen können für eine lange Zeit bei -196°C im flüssigen Stickstoff gelagert werden. Während die Kryokonservierung von Gameten wichtiger Zuchtrassen in der Agrarwirtschaft
Das Technikum für angewandte Lebensmittelforschung – TFAL – ist für die Entwicklung von
bereits seit vielen Jahren etabliert ist, werden Fischspermien nur in wenigen Fällen für kommer-
Prototypen und Produkten, Halbfabrikaten und Endprodukten mit den gängigen Geräten der
zielle Zwecke gelagert und später für die Reproduktion eingesetzt. Einerseits ist die Einführung
Lebensmitteltechnologie und –industrie ausgestattet. Die Fraunhofer EMB bietet der Industrie
biotechnologischer Methoden in die Fischzucht viel weniger fortgeschritten als in anderen
eine multifunktionale Plattform nach den Vorgaben des EU Hygiene Pakets und unter Anwendung
Bereichen der Agrarwirtschaft. Andererseits liegt eine Limitierung dieser Methode vor allem in
eines ständig gepflegten bzw. aktualisierten Hazard Analysis & Critical Control Points (HACCP)
der Tatsache begründet, dass es bisher nicht möglich ist, Fischeier einzufrieren und vital wieder
Konzeptes für die Entwicklung neuer Lebensmittel und Lebensmittelzusatzstoffe. Hierbei findet
aufzutauen oder anderweitig über längere Zeit zu lagern. Die Züchtung und eine langfristige
grundlegend keine Selektion nach Rohstoffursprüngen (on- oder offshore) statt.
Sicherung der genetischen Ressourcen verschiedenster wertvoller Fischarten oder –rassen sind
Bei den Verbrauchern hat sich in den letzten Jahren die Nachfrage nach „bio“ und „clean label“
somit bisher mit hohem Aufwand verbunden. Vor allem in der klassischen Teichwirtschaft kann
Produkten verstärkt. Gerade die andauernden Skandale in der Lebensmittelindustrie verunsich-
solch ein personeller und finanzieller Aufwand häufig nicht abgedeckt werden. Dies hat zur
ern den mittlerweile sehr gut informierten Endverbraucher immens. Dieses hat zur Folge, dass
Folge, dass zunehmend mehr Teichwirte ihre Jungfische von immer weniger Züchtern beziehen
verstärkt nach Qualtität gefragt wird, welche häufig mit „der Natürlichkeit eines Lebensmittels“
und die genetische Vielfalt stetig abnimmt. In einem vom Bundesministerium für Ernährung,
gleichgesetzt wird.
Landwirtschaft und Verbraucher (BMELV) über die Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernäh-
So erwarteten zum Beispiel 77% der Europäer laut einer Umfrage aus dem Jahr 2012 ein Ange-
rung (BLE) geförderten Modell- und Demonstrationsvorhaben zur Sicherung aquatischer gene-
bot an Nahrungsmitteln, die frei von chemischen Zusätzen sind. 71% der Befragten möchten
tischer Ressourcen am Beispiel des Karpfens („Kryokonservierung von aquatischen genetischen
sich ausschließlich mit natürlichen Zutaten ernähren. Für die Betriebe der Nahrungsmittelbranche
Ressourcen: Aufbau einer erweiterten Zellbank für Karpfenstämme“) soll daher gezeigt werden,
werden daher natürliche Rohstoffe als Alternative zu synthetisch hergestellten Lebensmittelzu-
wie eine sichere und kostengünstige Verwahrung solcher genetischer Ressourcen über viele
satzstoffen immer wichtiger, um den Kundenwünschen nachkommen zu können.
Jahrzehnte hinweg gelingen kann. Nach einer Anpassungs- und Optimierungsphase der entspre-
Im TFAL werden solche Produktentwicklungen in verschiedenen Vorlaufforschungsprojekten
chenden Kryokonservierungs-Protokolle für Karpfenspermien werden die noch vorhandenen
und Industriekooperationen vorangetrieben. Beispielsweise werden bereits seit längerer Zeit
Züchter zur Mitarbeit aufgerufen. Dabei sollen Proben ihrer Karpfenstämme in den Kryotanks
Inhaltsstoffe aus verschiedenen Makroalgen auf schonende und kostengünstige Weise extrahiert
an der EMB eingelagert werden und für spätere Befruchtungen zur Verfügung stehen. Um auch
und deren Anwendungen als Zusatzstoffe untersucht. Hierbei wird auch die Auswirkung von
die genetischen Informationen der Weibchen sichern zu können, werden zusätzlich die Kerne
unterschiedlichen Extraktionsverfahren auf die Produkteigenschaften der entstehenden Halb-
der Fischeizellen isoliert und eingefroren. Dadurch besteht die Möglichkeit, diese Kerne mithilfe
fabrikate erforscht.
der Mikromanipulation wieder in frische, entkernte Karpfeneizellen einzupflanzen und die genetische Information zu „reaktivieren“. Die AG Aquatische Zelltechnologie nutzte im November
Insgesamt hat die AG Aquatische Zelltechnologie in diesem Jahr ihre nationalen wie internationalen
2014 das mobile Zelltechniklabor der Fraunhofer EMB, um versuchsweise Proben bei ihrem
Beziehungen verstärkt. Dabei wurden vor allem Kontakte zu Akteuren der Aquakultur, Veterinär-
Kooperationspartner, dem Thünen-Institut für Fischereiökologie in Ahrensburg, zu bearbeiten
ämtern, Züchtern und Forschungsgruppen aus Schleswig-Holstein, Mecklenburg-Vorpommern,
(Abb. 1). Es ist geplant, den Labor-LKW zukünftig ebenfalls für Probenahmen bei den einzelnen
Niedersachsen, Sachsen und Bayern aufgebaut oder intensiviert, um künftig Forschungsvorhaben
Züchtern einzusetzen.
im Bereich der aquatischen Biotechnologie voranzubringen. International wurden unter anderem Partnerschaften mit Holland, Österreich, Frankreich, Israel, Jordanien, Oman und Ägypten neu
M arine L ebensmittel
initiiert oder weiter gefestigt. Hier werden in den kommenden Jahren sicherlich interessante
Viele für die Lebensmittelindustrie interessante Inhaltsstoffe, wie antioxidativ wirksame Enzyme,
Projektideen umgesetzt.
Rohproteine (z.B. Kollagen), essentielle Fettsäuren (u. a. Omega-3-Fettsäuren wie DHA und EPA), Steinbutt im Aquarium
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F orschungsbereiche
F orschungsbereiche
ARBEITSGRUPPE AQUATISCHE ZELLTECHNOLOGIE
Forschungsprojekte Optimierung von Zellkulturbedingungen -----------------------------------------------------------In der Fraunhofer EMB werden aus marinen und limnischen Fischen Zellen isoliert und LangzeitZellkulturen etabliert. Dazu werden die optimalen Zellkulturmedien und -zusätze für jede neue Fischart standardisiert. Die Zellen werden umfassend charakterisiert, um die besten Wachstumsparameter zu ermitteln. Dafür werden beispielsweise die Gen- und Proteinexpression mittels PCR und Immunfluoreszenzfärbungen untersucht, Impedanz-basierte Tests mit dem xCELLigence®System durchgeführt oder FACS Analysen zur Ermittlung des Ploidiegrades der Zellen in hohen Passagen eingesetzt.
Molekulare Analysen von Fischzellen und –gewebe -----------------------------------------------------------Für viele Fischarten, die in Aquakultur gehalten werden, gibt es bisher nur sehr wenige molekulare Werkzeuge. In der AG Aquatische Zelltechnologie werden Primer für verschiedenste Gene hergestellt und auf ihre Funktionalität und Spezifität hin getestet. Weiterhin werden Antikörper von homologen Proteinen aus Säugetieren auf ihre Kreuzreaktivität in Fischen hin untersucht und für Immunfluoreszenzfärbungen von Zellen und Geweben eingesetzt. Auch Sequenzierungen, Fragmentanalysen und Genexpressionsuntersuchungen können an einem flexiblen Kapillarelektrophoresesystem durchgeführt werden.
Kryokonservierung aquatischer genetischer Ressourcen -----------------------------------------------------------Die Food and Agriculture Organization of the United Nations hat die Kryokonservierung als wichtiges komplementäres Instrument der Strategie zum Erhalt von Artenvielfalt benannt. In der EMB werden neben Zellen auch Gameten von verschiedenen Fischarten eingefroren. Oberstes Ziel dieser Projekte ist die Sicherung von genetischem Material (Sperma, Eizellkerne, somatische Zellen), zum Beispiel von erhaltenswerten Zuchtlinien.
Mikromanipulation -----------------------------------------------------------Die Mikromanipulation ist eine anerkannte Methode, um unter mikroskopischer Kontrolle Eingriffe an Zellen vorzunehmen und Transformationen durchzuführen. Mit Hilfe von (fluoreszierenden) Farbstoffen können zudem Zellentwicklungen z. B. eines Embryos nachvollzogen werden. In der Fraunhofer EMB werden Geräte zur Mikromanipulation von Zellen oder Fischeiern eingesetzt. Cyprinus carpio - Embryo (Karpfen)
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F orschungsbereiche
F orschungsbereiche
ARBEITSGRUPPE AQUATISCHE ZELLTECHNOLOGIE
In der Fraunhofer-Einrichtung für Marine Biotechnologie wurde im Jahr 2011 ein Technikum
Fraunhofer Know-How für die Lebensmittelindustrie
(TFAL) zur anwendungsorientierten Erforschung von Stoffen marinen Ursprungs mit hohem
Die Fraunhofer EMB bietet der Industrie in ihrem umfangreich ausgestatteten Technikum für
Potential zur Verwendung in der Lebensmittelindustrie eingerichtet.
angewandte Lebensmittelforschung (TFAL) eine multifunktionale, neutrale Plattform für die
Technikum für angewandte Lebensmittelforschung (TFAL) ------------------------------------------------------------
Entwicklung neuer Lebensmittel und Lebensmittelzusatzstoffe (Abb. 1, S. 62). Im Rahmen der Forschung der Fraunhofer EMB gibt es viele Bereiche, von Fischzellmehl über
Neben der Prototypenentwicklung stehen die Mitarbeiter der Fraunhofer EMB der Lebensmit-
Inhaltsstoffe aus Makroalgen bis hin zu den Produkten aus der integrierten multitropischen
telindustrie auch beratend zur Seite und entwickeln kreative Lösungen für neue Herausforde-
Aquakultur, welche in der Lebensmittelindustrie Anwendung finden können. Das TFAL hilft,
rungen. Beispiele für das breite Anwendungsspektrum des TFALs sind folgende Entwicklungen
diese Stoffe fachgerecht und effizient der Lebensmittel- und Futtermittelindustrie verfügbar zu
und Forschungsarbeiten:
machen und forscht an neuen Formulierungen sowie Applikationsmöglichkeiten. -
Antioxidativ wirksamer Stabilisator aus Makroalgen
Zebrafischzucht / Aquatic Habitat
-
Muschelpaste als Kleinserie zur Vorstellung bei Vertriebspartnern
------------------------------------------------------------
-
Getränkegrundstoff für ein alkoholfreies Erfrischungsgetränk (AFG) auf Makroalgenbasis
Der Zebrafisch (Danio rerio) dient der biomedizinischen Forschung als wertvoller Modellorga-
-
Qualitätsvergleiche von Fischen aus der Aquakultur mit „Frischfisch“ aus dem Handel
nismus. Daher werden auch in der Fraunhofer EMB Zebrafische gezüchtet, um beispielsweise In-vitro-Modelle zu entwickeln oder die Eier für entwicklungsbiologische Fragestellungen zu ver-
Das Forschungszentrum TFAL ist nach aktuell geltendem Hygienerecht eingerichtet und wird
wenden.
nach Hazard Analysis & Critical Control Points (HACCP) betrieben. P roje k tbeispiele G D I E N S TA 5 01 19. MAI 2
14 ||||||||||||||||||||||||||||||||
SÄCHSIS
UNG CHE ZEIT
LA N D K R E IS
Dippoldiswa
lde
Schulbustraining beginnt wieder
Spenden für die r eh Jugendfeuerw Kreischa
tzen die en unterstü
verSieben Firm ehr mit insgesamt t die Regional tige m Jahr biete Jugendfeuerw t verbringen zehn Auch in diese GmbH (RVD) für künf an, in650 Euro. Dor zeit. kehr Dresden das Schulbustraining . Bei Frei Schulanfängerne Hochmann vom RVD Kinder ihre er das Sabi chül iert Vors die form r, an ing lernen ehr erhält Undiesem Train alten im Straßenverkeht. Bei r Jugendfeuerwsigen Firmen. richtige Verhle und auch im Bus selbss kön- Die Kreischae von ortsansäs spendeten sieenbu estel -Lini der Halt terstützung Bestehen Fahrt im RVD Euro. dann in 20-jährigen samt 650 einer kurzen er das neue Wissen Zum men insge kürzlich in seiKind ernen die Kind h anwenden. Jedes ben Unterneh hloss besc traierat lbus gleic eind Schu anzunehmen.der Praxis der Der Gem ng, die Spenden am Ende des Gemeindeord hält außerdem nde für den Nachweis ner Sitzu Sächsischen Verwendung Urku ist nach der die nings eine Das um n, fiel s Training vorgeschriebe und sonstiger ZuwenTeilnahme. ss für diese er der nung Der Startschu für die Vorschüler n privater finanziell r zu machen. So könsparente Rabenau dere im Oelsa. Es folge gestern in dungen tran e Aufgaben insbeson zusätzest sowie in ha, Kreit Kita SpatzennTharandt, Kurort Hart nen öffentlichles, Kultur und Spor die sind aus ich Sozia 26. Mai die Kitas rwitz. Am werden. walde Bere ist auf scha und Peste dem Raum Dippoldis Kin- lich finanziert r Jugendfeuerwehr angedie aus Die Kreischae durch Spenden Vorschüler An diesem Tag dürfen enerzung e. und Sonn Unterstüt ihre Aufgaben die an der Reih Zwergenland die der die en. Nur so kann sie ziere zwar der der Kitas holdshain sowie Ober- wies n. Die Gemeinde finan er, sagt Leiter Rein schein aus henland-Kita und der Kind fülle der im chen ung ahrt Dippser Märc Spatzennest die Mitf Grundausstatt „Für alles andere braun insKita ing. ringe n verb häslicher Nico Böth . (SZ/schl) “ Momenta ndfeuerSchulbus üben wir Spenden. Kinder bei der Juge und gesamt zehn eit. Die sechs Mädchenzwölf wehr ihre Freiz zwischen acht undfür die sind vier Jungen ist es, den Nachwuchs Grumbach sichern. Jahre alt. Ziel illige Feuerwehr zu ehr aktive Freiw wurde die Jugendfeuerwing. Böth n t“, sagt „Deswege Aktiin n gegründe zellen sollen vor 20 Jahrekommen 80 Prozent der Fortpflanzungs Fotos: Egbert Kamprath (2) ca) Mittlerweile mazellen. Die uerwehr. (SZ/s Sper ndfe pfen Juge der Spiegelkar be- ven aus ehmen einem hat kürzlich Rico Voss entnen. Südfer Stadtrat Reichel und Der Wilsdruf Bebauungsplan „Am elt erin Aileen erhalten bleib den Umwelttechnik bank für die Nachwelt rn. Es hand EN schlossen, er den bach“ zu ände NACHRICHT einer Gendaten hang Grum eine Grünfläche hint Hanglasich dabei um am Gartenweg. Die bereits Wohnhäusern Flurstücke, für die estellt vier splan aufg ge umfasst Quohren Häuser ein Bebauung vor Jahren ohne dass dort jemals es eiSpaziergang worden war, en. Seit Kurzem gibt tragte errichtet wurd ntümer. Dieser beanweil er nach Quohren Eige ihrem InerkehrsvereinGebert. An tier-Da- nen neuen des Bebauungsplanes,hancen und Fremdenv n zwei rt Biologin rung Der Heimat- nstaltet morgen seine t nach t be“, erklä es zudem auch eine Wild ten Ge- die Ände bessere Vermarktungsc betre untergebrach gebe Er führ cha vera sich davon ilen Labor, Sa- stitut Fischen aber die Kreis ng dieses Jahr. et die Wandezer Besit In einem mob eines Lkw, werden ht. tenbank. Mit den erhofft. start and. ten Spazierga will der fbau rsuc Reichel Neul an einem zuverläsr anderem Bisher waren Einzel- Quohren. Um 13 Uhr tz in Kreischa. Über und Unte im Kastenau llen zunächst unte bert sie n n. habe Eize er Behanden Dorfdas Karpfen- Baufelder veränder t, in Zukunft sollen die- rung am Haußmannpla Zwei Jahre Tharandt fer-Instituts men- undma kommt nach kurz es zum Ober n Quohgeforscht, eier ben die nho geht esetz zu n ße Fisch ahre al Frau festg Die elder Das Sper Damit wäre cks- die Hauptstra er bis zur ehemalige t sigen Verf al zu gewinnen, optim Stickstoff. Forscher des und Eier bei abge„Mit Fi- baufdurchgängig sein. dstü in flüssigen noch vor Ort befruchte Genmateri einzufrieren. Gebert: se platz und weit Dort wird über die inforbei der Grun en Stunden wollen Spermad Celsius erhalten. lung le. und Carund uer flexibler er kaum gewiederum werd serbad gelegt. 18 in Quohren na handelnwurde so etwas bish vien gibt es Häusleba . Auch sollen Garagene errichtet rener Schu Was Bauarbeiten minus 196 Gra n hel und Mari ilung dina renz und in ein schlossenen en Aileen Reicsich Embryonen scheht. Lediglich in Skan n von verschie- eintes außerhalb der Baug woll r (SZ) t. späte port - mier schauen, ob ja, dann wird das mac e Ansätze, um die Date ahren.“ Heyse fft die Dach en dürfen. Gebert nach betri nn solch werd Von Annett ubew „We rung aufz n. lEmn ThaÄnde habe Eine dritte galt das klassische Satte entwickelt Mikroskop geöffnet, demeben- denen LachsarteWissenschaftler nach eiber Tharandt mit der nun eine Bisher r dem und diese Dass es die , ist Zufall. Die Betr schlägt wild entum, r neigung: Eigentümer beantragt elt. Ei unte entnommen s 196 Grad Celer dicke Fisch um sich und zapp t verschlug zucht hörten auf eine , der Vortrag zu Jud bryo Zellen Bei minu ung. (hey) esse rand ihre dach und Islam Schwanzflosse seinen kräftigen Hän- falls eingefroren.“ hiesigen FischProjekt und sagten gische Proz gere Dachneig Christentum t mit liche biolo n auf des gerin gene- der den Rico Voss greif kt den Spiegelkarpfe, dann sius sind sämt rt: „So kann man die Jahr- Tagung von demzu. Die Mitarbeiter andt hat für drüc r auch ademie Thar zung tes Thezuvo rstüt n den zu und ch. Das Tier zuckt noch n“, stillgelegt. Gebe für Jahrzehnte oder Unte Die Bürgerak woch ein interessan ts ware nche haften Proben nhofer-Institu chland auf der Jagd nach den Arbeitstis hält still. „Ein Män gigen Mitt tisch Frau ionswissensc Vormor ren. en Relig Zuscha ewah er noch Die euts und et. Krei aufb n männisch en in fern n in Südd st geht es gibt es auf ma vorbereit ria Martini hält eine Judenkurzem fach Unterleib hunderte onserven könn dienen, aber scho fen-Proben. Demnäch Schleswig-Holnach : Genk a-Ma den Voss Gott Die sagt – ein lerin Ann nnt, dem Fisch chungszwecke derweil tellen – Karp Niedersachsen undindes haben wieVerani Religionen Blick und begi. Aileen Reichel hält kunft für Fors eine Reserve dars nach fen trag zu „Dre tum und Islam“. Die von auch n steht in stein. Tharandts Karp en in den nächsten zu massieren it. tum, Christen andter Rathaus wird ng Spiegelkarpfe dürf die vor allem bere Thar Bildu Einsatz für te ja sein, der dem Aussterben. Oder- der ihre Ruhe und Weise die Areine Pipette staltung im ntrale für politische Ta- könn natürliche Tier sind im vor esze für die Züch Mensch und den vergangenen zwei - hundert Jahren hen auf ganz Uhr, der Eind- der Land In Fisch die Reserven nn ist 15.30 ist das, Wocaltung sicherstellen. en Sonnaben a unterstützt. Begi . (hey) Wissenschaft. an der Tharandter stituts, man braucht einen und Rindern terh früh am gäll Euro und Fiest Unfa kostet vier gen gastierten er des Fraunhofer-In otech- tung. „Bei Schw hen, bereits gang eines Ford Bei einem mac e der Fahrer eiangaben war tritt wurd gen zucht Mitarbeit ichtung für Marinebiandter was wir hier mor Einr m Autzt. Nach Poliz den Thar speziell der schwer verle gegen 1 Uhr mit seine unterLimbach cken. Lübeck. Es galt, nologie aus ma und Eizellen zu entlo welt der 34-JährigeDresden und Kreischa monie kommt von der Elbland Philharr“ ins Rittergut Karpfen Sper tiefgefroren für die Nach rem to zwischen in einer Linkskurve e eine Leitplank e Diese sollen en. „Wir wollen an unse. Die wegs, als er mit „Zeitgeiste m und in hat setzt erhalten bleibGendatenbank aufbauenMari„Zeitgeister“ den Fahrbahn abka olierter Vorderachse errt weit ungskonzert dem eine i sen ng“, erklä Institut fuhr. Trotz t fort und prallte dabe Im Unterhalt nd Philharmonie Sach r Alen den Anfa e. Fahr Elbla lank die Karpfen bilde seine er und Moderatoseiner an gegen die Leitp hte ei- sich dirigenten r zwei Jahren na Gebert. hin mehrfacheigerufene Polizei mac Wert jungen Gast eladen. Unte Uhr im arbeitet seit rium Merzyn eing Die Biologin vom Bundesministe b einen ab 18 Die herb Dieser erga wurde mit xander erklingen am 22. Mai das geförarts g st. kt, Moz hrun holte Proje aus n Ernä ng tte dem nen Alko schaft und ourcen ken- Leitu ille. Der Man ach AusschniKompositionen für Landwirt ist es, genetische Ress ftliche von 2,5 Prom tzungen in ein Kranscha- Rittergut Limb tmusik“, rd Verle ene Sach e kleine Nachlcare Ponchielli, Edva dert wird. Zieleren, die eine wirtscha schweren . Der „Ein . Der entstand Ami von Wasserti n, zu sichern. ß. haus gebrachtetwa 8 000 Euro beziffert rge- von Haydn, habe en scheint Johann Strau Tel. 03525 72260 siche e mit e Händ ’ sowi wird wurd Bedeutung g Voss den unter Seines e hren Grie zu 15 Euro im Vorverkauf, des Mannes Dem Fisch armonie-sachsen.d egal zu sein. Karten Führerschein rtet nun ein Strafverfa des cherdrang ariat@elblandphilh ng Erste beraubt, derlei Fors stellt. Ihn erwa wegen Gefährdu oder E-Mail: sekret sekrets fürs er im ungs wied rem r flanz ande späte r Fortp unte rs. (SZ) er kurze Zeit heinlich erleichStickstoff schwimmt Straßenverkeh in flüssigem höchstwahrsc edur nur eine . rt die Proben Wasser – stressige Proz eil sind seine t Marina Gebe en Prozesse stillgelegt die frier dass bor Derw tert, alle biologisch Stammzellenla te dauerte. müssen Im mobilen s 196 Grad Celsius sind halbe Minu dran. Stück für Stück Samen ein. Bei minu Artgenossen Weiblein Rogen und le geMännlein und der Barthmüh Wasria soll aus spendieren. Queen Victo die dank eines riesigen für Auch ein,
Baugebiet wird umgeplant
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D
ss schwer Autofahrer munkenhaus verletzt in Kra
60
öffnen ieder für Gäste
B io - M uschelpaste im G las - E in streichzartes B eispiel
2013 war die Firma oceanBASIS GmbH bei der Fraunhofer EMB im TFAL zu Gast. Gemeinsam wurde eine Rezeptur zur Herstellung von Bio-Muschelpaste entwickelt, welche als Brotaufstrich, ähnlich wie bekannte Anchovis Brotaufstriche aus mediterranen Ländern, in den Handel gebracht werden soll. Die Rezeptur und die Produktionsverfahren der Firma oceanBASIS GmbH wurden von den Mitarbeitern der Fraunhofer EMB an die entsprechenden Massen für eine Kleinserienproduktion angepasst. So wurden reproduzierbare Produktproben hergestellt, welche als Muster bereits den Weg zu verschiedenen Herstellern gefunden haben. A nwen d ung d er eigenen F orschungspro d u k te A lgen im B rotaufstrich
Das zuvor im TFAL entwickelte Algengesamtextrakt (FRE – antioxidativ wirksamer Stabilisator aus Makroalgen) der Fraunhofer EMB wurde auf seine verschiedensten Anwendungsmöglichkeiten hin untersucht. Dabei kommt aufgrund der bisherigen Versuche eine Verwendung in Produkten wie z.B. der o.g. Bio-Muschelpaste in Betracht. FRE kann dem Hersteller eine Verbesserung der Verarbeitungseigenschaften, wie Viskosität, Wasserspeichervermögen etc. bei gleichzeitiger Einhaltung der Vorgaben einer Biozertifizierung ermöglichen. Zudem kann die antioxidative Wirkung des FRE die Farbstabilität der Produkte verbessern (Abb. 2, S. 63). 61
1
1
M eeresbrause Der G eschmac k d er weiten F erne in einem G las
Im Rahmen einer Masterarbeit wurden im Lebensmitteltechnikum verschiedene Algenarten
Abbildung 1+4:
verwendet, um ein schmackhaftes und kalorienreduziertes Erfrischungsgetränk zu entwickeln.
Technikum für angewandte
Dabei wurden verschiedene Naturstoffisolierungen und fermentative Verfahren eingesetzt und
Lebensmittelforschung (TFAL)
durch Zusatz von Aromen und Säften verschiedenste Geschmacksrichtungen entwickelt. Nach Aussagen von Vertretern der Getränkeherstellenden Industrie hat die „Meeresbrause“ das
Abbildung 2+5:
Potential sich auf dem Markt zu etablieren.
Darreichungsformen der Meeräsche nach verschiedenen
Q ualit ä tsvergleich
Zubereitungsarten
2
F ische aus lan d basierter A qua k ultur
Die Fraunhofer EMB forscht in der Arbeitsgruppe Aquakultur unter anderem an einem System
Abbildung 3
der landbasierten integrierten multitrophischen Aquakultur (IMTA), in der neben verschiedenen
Brotaufstrich aus marinen
Fischarten auch Muscheln und Algen produziert werden. Aus den Kreisläufen dieser Anlage
Rohstoffen als Anwendungsbeispiel
bekommt die Forschergruppe des TFALs regelmäßig frische Muster von den aktuell gehaltenen
für das Algengesamtextrakt FRE
3
Organismen. Im vergangenen Herbst wurden Dicklippige Meeräschen für eine erste Verkostung im TFAL verarbeitet. Zubereitungsversuche haben gezeigt, dass die „IMTA-Fische“ weder in Fleischqualität noch in sensorischer Hinsicht den Fischen aus dem Handel unterlegen sind. In Sous Vide gegartem, gebratenem und geräuchertem Zustand konnten die Fische/Fischprodukte aus der Aquakultur die Tester überzeugen. Aus den Gonaden der weiblichen Tiere konnte im Ansatz die Herstellung der Delikatesse Bottarga (getrocknete Gonaden aus der Meeräsche) nachvollzogen und standardisiert werden.
4
A nsprechpartner P roje k tbeispiel E
Dipl.-Ing. (FH) Robert Stieber Arbeitsgruppe Aquatische Zelltechnologie Telefon +49 451 384448-56
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F orschungsbereiche
Arbeitsgruppenleiter Aquakultur
ARBEITSGRUPPE AQUAKULTUR
Dr. rer. nat. Ronny Marquardt Mönkhofer Weg 239a | 23562 Lübeck Telefon +49 451 384448-16
[email protected]
Kernkompetenzen Forschungsprojekte Technikentwicklung Aquakultur
V. l. n. r.: 1. Reihe: Ronny Marquardt 2. Reihe: Franziska Schade, Lisa Hanslik 3. Reihe: Marten Huwe, Jascha Gerwins, Maurice Pantel Ceramium tenuicorne (Nicht auf dem Bild: Dirk Scheel)
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F orschungsbereiche
F orschungsbereiche
ARBEITSGRUPPE AQUAKULTUR
Die Arbeitsgruppe entwickelt landbasierte marine multitrophische Aquakulturen. Die Zucht und Reproduktion neuer Arten für die Aquakultur STEHEN IM FOKUS Abbildung:
Die Arbeitsgruppe Aquakultur der Fraunhofer EMB beschäftigt sich mit der wissenschaftlichen
Schwanzfächer der
Bearbeitung landbasierter mariner multitrophischer Aquakultur, in der Organismen aus verschie-
Nordseegarnele
denen trophischen Ebenen (Fische, Muscheln, Algen) in einem gemeinsamen System gehältert
(Crangon crangon)
werden. Dazu wurden verschiedene Kreislaufsysteme in Betrieb genommen. Die multitrophische Aquakultur bietet den Vorteil, dass Nährstoffe, die durch die Fütterung der Fische und deren Ausscheidungen in das System gelangen, durch die Organismen anderer trophischer Ebenen genutzt werden können. Dadurch ergibt sich eine verbesserte Wasserqualität des Gesamtsystems und es werden zusätzliche Produkte generiert. Hierdurch entsteht ein ökologischer und ökonomischer Mehrwert. Die geschlossenen Kreislaufanlagen sollen auch dazu genutzt werden, neue Überwachungstechniken zum automatischen Online-Monitoring in Zusammenarbeit mit entsprechenden Firmen weiter zu entwickeln. Darüber hinaus werden neue Technologien zur Wasseraufbereitung getestet und weiter entwickelt, um das Potenzial der Wasser- und Energieeinsparung stärker zu nutzen. In geschlossenen Kreislaufanlagen können sich potenziell schädliche Stoffe aus Futterresten, Ausscheidungen und
1
KernkompeteNzen
Nebenprodukten der Wasseraufbereitung anreichern. Die Identifizierung und Charakterisierung
.....................................................................................................................
Entwicklung von diagnostischen Hilfsmitteln zur Überwachung des Fischwohls. Die Erschließung und Zucht neuer Arten für die Aquakultur stellt einen weiteren Arbeitsbereich der Arbeitsgruppe
■■
Aquakultur von Fischen, Muscheln und Algen / Kultivierung
■■
Wasseranalytik
■■ 66
solcher Stoffe im Haltungswasser und im Endprodukt stehen daher ebenso im Fokus wie die
Aquakultur dar. Die gezielte Reproduktion aquakulturrelevanter Arten kann unter anderem Wildbestände schonen, auf die bisher teilweise zur Gewinnung von Satzfischen zurückgegriffen werden muss. Großes Nutzungspotenzial hat ebenfalls die gezielte Züchtung angepasster Fischarten, wie sie bereits seit langem in der Nutztierwirtschaft von Landtieren erfolgreich durchgeführt wird.
Fischphysiologische Untersuchungen / Reproduktion, Larvenaufzucht und Selektive Züchtung von Fischen
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F orschungsbereiche
F orschungsbereiche
ARBEITSGRUPPE AQUAKULTUR
Forschungsprojekte Aquakultur der Dicklippigen Meeräsche -----------------------------------------------------------Die Dicklippige Meeräsche (Chelon labrosus) ist eine omnivore Fischart, die sich als nachhaltige Alternative zu carnivoren Fischen für die Aquakultur anbietet. Ziel des Projekts ist es, diesen Fisch als neue und ökologisch nachhaltige Art für die marine Aquakultur nutzbar zu machen. Dafür kommen neue Haltungstechnologien und innovative Ansätze für die Reproduktion- und Larvenaufzucht im geschlossenen Kreislaufsystem zur Anwendung, um eine von Wildfängen unabhängige und stabile Produktion von Besatzfischen zu gewährleisten.
Integrierte Multitrophische Aquakultur IMTA–Systeme -----------------------------------------------------------Herkömmliche Aquakultur hat den Nachteil, dass große Mengen an Abwasser entstehen, die aufwändig gereinigt werden müssen. Bei der IMTA werden solche Probleme reduziert, da mehrere Organismen aus verschiedenen trophischen Stufen eingesetzt werden. Die partikulären Nährstoffe der Fische werden durch filtrierende Organismen aufgenommen und die gelösten Nährstoffe durch Makroalgen verwertet. Dadurch wird die Wasserqualität verbessert und es werden zusätzliche Produkte bei gleichbleibender Qualität generiert.
Fischmonitoring -----------------------------------------------------------In der Aquakultur werden Systeme benötigt, die permanent (on-line) alle wichtigen Parameter (abiotische wie biotische) erfassen und somit die Zucht von Fischen exakt kontrollierbar machen. Neben den schon etablierten Messungen von Wasserwerten ist insbesondere die Dokumentation der Fische selbst hinsichtlich ihrer Biomasse, ihres Verhaltens und der Futteraufnahme sehr wichtig. Dafür werden Verfahren entwickelt, die eine möglichst stressfreie Vermessung und Aufzeichnung der Tiere erlauben. Hierbei sollen zukünftig neben optischen auch Verfahren auf Basis von Ultraschall zur Anwendung kommen.
Makroalgen und ihre Anwendungen in der Aquakultur und Biotechnologie -----------------------------------------------------------In der multitrophischen Aquakultur wird das nährstoffreiche Abwasser der Fischbecken für die Kultivierung von Muscheln und Algen genutzt. Die so gewonnene Algenbiomasse kann für verschiedenste Anwendungen verwendet werden. Ansätze zur Nutzung für die Nahrungsmittelindustrie werden in Zusammenarbeit mit den Kollegen aus dem „Technikum für angewandte Lebensmittelforschung“ (TFAL) entwickelt. Anwendungen für die pharmazeutische und medizinische Nutzung sind Gegenstand der Forschung in Kooperationen mit Fachhochschulen und Universitäten. 68
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1
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4
Technikentwicklung
Aquakultur Parallel zu den laufenden Projektarbeiten zu Stressantworten auf Haltungsbedingungen in
Abbildung 1+2:
Für Versuche zur Dynamik von Brandungswellen wurde ein Kanalbecken mit Wasseraufberei-
integrierten Systemen und zu Zuchtmöglichkeiten der dicklippigen Meeräsche im Ostseeraum
Demonstrationsanlage für IMTA
tung zur Fischhaltung konzipiert und errichtet. Weitere Möglichkeiten zur Untersuchung von
wurden im Institutsneubau umfangreiche Haltungs- und Versuchseinrichtungen geschaffen, die es
(Integrierte multitrophische
physikalischen Parametern bei der Einwirkung von ungebrochenen Wellen auf Schwimmkörper
ermöglichen sowohl mit Fischen als auch mit Invertebraten, Mikro- und Makroalgen zu arbeiten.
Aquakultur) mit 2 x 3 Becken
und Sedimente bietet ein Wellensimulationsbecken mit rd. 40 m3 Nutzvolumen und großer
à 3500 Liter
Beobachtungsscheibe.
bearbeitet werden, der mit flexibel konzipierten und mehrfach redundanten Aufzuchtsystemen
Abbildung 3:
Zur Versorgung aller Systeme wurde die komplexe Gebäudetechnik um eine autarke zentrale
für alle Entwicklungsstadien ausgerüstet wurde, um mit optimal angepassten Versuchsdesigns
RAS Kreisläufe (Recirculating
Wasserversorgung erweitert, die allen Arbeitsräumen neben Trinkwasser auch aufbereitetes
statistisch abgesicherte Ergebnisse zu erhalten.
Aquaculture System) 4 Systeme mit
Brunnenwasser sowie wahlweise synthetisches oder natürliches Meerwasser aus Erdtanks zur
je 3 Becken à 500 Liter
Verfügung stellt.
in Zusammenarbeit mit Fachplanern und Herstellern Versuchsanlagen entwickelt. Diese ermög-
Abbildung 4:
Neben der umfassenden Analytikausstattung der Arbeitsgruppe Aquakultur steht den Wissen-
lichen es sowohl Fische als auch benthische Invertebraten sowie Mikro- und Makroalgen und
Aquarienwand mit
schaftlern der gesamte Gerätepark der übrigen Arbeitsgruppen der EMB zur Verfügung. So
euryhaline Landpflanzen zu kultivieren. Zum Upscaling der Ergebnisse aus der Arbeit mit vier
Wasseraufbereitung
können beispielsweise physiologische Untersuchungen
gleichartigen Multitrophen RAS-Systemen im Technikumsmaßstab wurde eine Kreislaufanlage mit
(6 Becken à 300 Liter)
an Wild- und Versuchstieren mit modernster Röntgen-
Reproduktionsbiologische Aufgabenstellungen können zukünftig in einem separaten Brutraum
Zur Entwicklung und Erprobung Integrierter Multitrophischer Aquakultursysteme (IMTA) wurden
einem Fischhaltungsvolumen von rd. 10 m3 errichtet, die mit einem 100 m3 fassenden Außenbe-
A nsprechpartner
mikroskopie und Kleintier-MRT durchgeführt werden.
cken zur Makroalgenkultivierung sowie einem Becken zur Invertebratenzucht in Verbindung steht.
Dipl.-Ing. (FH) Dirk Scheel
Zum direkten Vergleich dient ein gleichartiger, parallel zu betreibender Fischzuchtkreislauf, der
Arbeitsgruppe Aquakultur
mit konventioneller RAS-Technologie nach aktuellem Stand der Technik betrieben werden kann.
Telefon +49 451 384448-59
[email protected]
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F orschungsbereiche
ZENTREN
Zentren
Ger ät eent w icklung und 3 D -P ro to typ in g
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Deut sche Zellbank f ür W i ld tie re
Tr anslat ionale Medizin
Zellkult ur und Zellanalyse
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F orschungsbereiche
V. l. n. r.: Dennis Wendt, Uwe Sick, Sebastian Kärst
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22
Zentrum GERÄTEENTWICKLUNG & 3D-PROTOTYPING
Der Zentrale Gerätebau der EMB beschäftigt sich mit der Entwicklung und Konstruktion von Prototypen Der Arbeitsbereich Geräteentwicklung und 3D-Prototyping der EMB beschäftigt sich vorrangig mit der Entwicklung und Konstruktion von Prototypen. Zum Beispiel werden in enger Zusammenarbeit mit den einzelnen Arbeitsgruppen Geräte für die Kultur und Expansion adhärenter Zellen grundlegend neu entwickelt, modifiziert oder weiterentwickelt. Mit Hilfe von modernsten Geräten ist es möglich, die mit 3D-Software konstruierten Bauteile innerhalb kürzester Zeit herzustellen. Auch externen Auftraggebern steht die Geräteentwicklung mit ihrem Know-How als kompetenter Partner zur Seite. Das Angebot umfasst sowohl die Beratung, Entwicklung und Konstruktion von Prototypen als auch die Produktion von Kleinserien. 3D Poly-Jet Drucker
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5
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A nwen d ungen
AUSGEWÄHLTE TECHNOLOGIEN
Die Einsatzmöglichkeiten generativ gefertigter Bauteile sind vielseitig: 3D-Handscanner
Abbildung 1:
Der Arbeitsbereich Geräteentwicklung und 3D-Prototyping ist im Besitz eines selbstpositionie-
MRT Daten der Aorta
renden 3D-Handscanners. Dieser tragbare Handscanner erlaubt es, vorhandene Konstruktionen
■■
Anschauungs-/Präsentationsmodelle
■■
Funktionsfähige Prototypen
zu erfassen, nachzubearbeiten (Reverse Engineering) und diese dann innerhalb kürzester Zeit
Abbildung 2:
■■
Schnelle Erprobung von Konstruktionsvarianten
unter anderem mithilfe unserer 3D-Drucker herzustellen. Weitere Anwendungen sind u. a. das
Einfügen des zu druckenden
■■
Bauteilerprobung durch Einbauversuche
Vermessen und Prüfen von Objekten und das Erstellen von 3D-Digitaldateien sämtlicher Formen.
Bauteils in die Drucker Software
■■
Funktionstests
Reverse Engineering
Abbildung 3:
Durch Reverse Engineering (umgekehrt entwickeln) ist es möglich, Objekte, die mithilfe eines
3D Poly-Jet Drucker
SERVICE UND DIENSTLEISTUNGEN
3D-Scanners eingescannt worden sind, zu rekonstruieren und in 3D-CAD-Modelle auszugeben, die dann modifiziert und weiterverarbeitet werden können. 3D-Prototyping
Abbildung 4: Entfernung der Stützstruktur
■■
Scannen von Objekten (3D)
des Bauteils
■■
Entwicklung und Herstellung von Funktionsprototypen
■■
Fertigung von Kleinserien
■■
Entwicklung, Herstellung und Reparatur von elektronischen Geräten
Die Fraunhofer EMB verfügt über drei verschiedene 3D-Drucker und spezielle Konstruktionssoftware, womit der Einsatzbereich und die Anwendungsmöglichkeiten stark erweitert wurden.
Abbildung 5:
Nun ist es z.B. möglich, transparente oder elastische Modelle oder Konstruktionen, die aus zwei
Sichtkontrolle des
verschiedenen Materialien bestehen, zu drucken (z.B. die direkte Herstellung von Hart- u./o.
gedruckten Bauteils
Weich-Modellen aus ein oder zwei Komponenten in einem Bauprozess). Weiter besteht die Möglichkeit, Modelle aus MRT-/ CT–Daten zu generieren, die dann in Abhängigkeit von ihren
Abbildung 6:
Anwendungen und den geforderten Eigenschaften mit dem jeweils passenden 3D-Drucker
Endreinigung des Bauteils
angefertigt werden. A nsprechpartner
Die Fraunhofer EMB unterstützt Sie bei der Entwicklung, Konstruktion und Fertigung
Dipl.-Ing. (FH) Dennis Wendt
von Prototypen. Durch unsere verschiedenen Technologien können wir eine Vielzahl
Leiter Geräteentwicklung und
unterschiedlicher Materialien und Möglichkeiten anbieten, um die optimale Lösung für
3D-Prototyping
Sie zu finden.
Telefon +49 451 384448-36
[email protected]
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F orschungsbereiche
2
ZENTRUM CRYO-BREHM DEUTSCHE ZELLBANK FÜR WILDTIERE
3
Abbildung 1: Zellen der Weisskopfruderente, (Oxyura leucocephala) in der Zellkultur. Sie zählt zu den am stärksten bedrohten Entenarten weltweit. Ihre Erbinformation und
Sammeln, bewahren, forschen – Die Deutsche Zellbank für Wildtiere
ein vitaler zellulärer Metabolismus
Die erfolgreiche Zusammenarbeit der „Deutschen Zellbank für Wildtiere“ mit verschiedenen regi-
werden nun durch Zellkulturen
onalen Zoos und Aquarien ermöglichte erneut die Etablierung vielfältiger Wildtierzellkulturen.
langfristig bei Tiefst-
Diese stammen von verschiedenen Vogelarten, landlebenden und aquatischen Säugern sowie
temperaturen bewahrt und
unterschiedlichen Fischarten. Hervorzuheben sind z.B. die vom Aussterben bedrohte Weiß-
können für Forschungszwecke
kopfruderente (Oxyura leucocephala), der Kodiakbär (Ursus arctos middendorffi), das Pazifische
bereitgestellt werden.
Walross (Odobenus rosmarus divergens) sowie Vertreter der Doktorfische (Acanthuridae). Die langjährige Erfahrung in der Zellisolation von Wirbeltieren, die an der EMB vorliegt, ermöglichte
Abbildung 2:
die Herstellung von Zellkulturen mit Stammzelleigenschaften dieser und anderer Arten und die
Weißkopfruderente
Ablage der Zellen bei Tiefsttemperaturen. Auf diesem Weg kann sehr komplexe und wissenschaftlich wertvolle Information über die Spezies konserviert und die Voraussetzung für eine
Abbildung 3:
langfristige und nachhaltige wissenschaftliche Nutzung der Proben geschaffen werden.
Die Deutsche Zellbank für Wildtiere verfügt über ein robotergestütztes Probenlager und tiefkalte Arbeitsbereiche, wodurch die
A nsprechpartner
strikte Einhaltung der Kühlkette zu jedem Zeitpunkt der Lagerung und des Handlings gewährleistet wird.
Dr. rer. nat. Philipp Ciba Projektleiter Deutsche Zellbank für Wildtiere AG Aquatische Zelltechnologie Telefon +49 451 384448-29
[email protected]
1
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F orschungsbereiche
F orschungsbereiche
ZENTRUM TRANSLATIONALE MEDIZIN
PerSpektiven der Translationalen Medizin Abbildung 1:
Während die letzten Jahre durch ein enormes Innovationspotential im Bereich der pharmazeu-
Zellkulturen aus humanem Urin
tischen Medikamentenentwicklung geprägt waren, zeigt sich nun, dass viele therapeutische He-
immunzytochemisch gefärbt
rausforderungen allein durch eine medikamentöse Wirkstoffgabe nicht lösbar sind. Hier eröffnen
zum Nachweis der Proteine
biomedizinische Methoden wie die regenerativen Zelltherapien neue Möglichkeiten. Die zentrale
Vimentin und Nanog
Materialquelle für die Regenerative Medizin ist die Stammzelle. Aufgabe des Bereiches Translationale Medizin ist die Erforschung einfach zugänglicher Stammzellquellen humaner Gewebe sowie die Technologieentwicklung für den Einsatz der körpereigenen Stammzellen in klinischen Therapieverfahren. Perspektiven sind sowohl die klassische Zelltherapie durch Transplantation als auch Matrix-gestützte Zellapplikationsverfahren. Sämtliche Verfahren der Zellisolation, -separation und -handhabung bedürfen technologischer Weiterentwicklungen und müssen im Hinblick auf eine Umsetzung im Klinikbetrieb optimiert werden. Die enge Zusammenarbeit der Fraunhofer EMB mit den Kliniken der medizinischen Fakultät der Universität zu Lübeck ermöglicht einen optimalen Austausch zwischen den Entwicklern und den Ärzten, also den Anwendern.
Bioreaktor
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F orschungsbereiche
Abbildung 2: Wachstumskurve einer aus humanem Urin isolierten Zellpopulation
S tammzellgewinnung aus U rin -
Z u k unft d er regenerativen
p ä d iatrischen T herapie ?
Obstruktive/refluxive kinderurologische Erkrankungen haben ein hohes spontanes Rückbildungspotential innerhalb des ersten Lebensjahres. Dazu zählen angeborene obstruktive Erkrankungen, wie Ureterabgangsstenose (UAS), primär obstruktiver Megaureter (POM), sowie refluxive Erkrankungen wie Vesiko-ureteraler (VUR Reflux). Jenseits dieser Altersgrenze sind jedoch oft invasive operative Maßnahmen erforderlich um eine adäquate Transport- und Verschlussfunktion des Harntraktes zu ermöglichen. Autologe Stammzellen, die auch postnatal verfügbar sind und nicht-invasiv entnommen werden können, würden für regenerative kinderurologische Therapieformen bei Erkrankungen jenseits des 1. Lebensjahres sehr wertvoll sein. Im Gegensatz zu Stammzellen aus Gewebe, die mittels einer einmaligen Biopsie entnommen werden müssen, bieten autologe urinbasierte Stammzellen (a-USCs) den Vorteil, dass den Kindern eine zusätzliche Operation erspart werden kann. Sie lassen sich beliebig oft schmerzlos gewinnen. Für die translationale Umsetzung der experimentellen Ergebnisse mit a-USC im kinderchirurgischen Alltag sind jedoch aktuelle Daten über Verfügbarkeit und Wirkung entscheidend. Während es bereits gelungen ist aus Urinproben von Erwachsenen Stammzellen zu gewinnen (Lang R et al. PLoS One. 2013;8(1):e53980) ist bisher über die Anwendbarkeit des Verfahrens bei Kindern kaum etwas bekannt. In Zusammenarbeit mit der Kinderchirurgie des Universitätsklinikums Lübeck ist es nun gelungen aus Kinder-Urin proliferierende Zellpopulationen mit Stammzelleigenschaften zu etablieren. Bei drei Jungen im Alter von 17 – 50 Monaten konnten aus den entsprechenden Urinproben (120-600 ml) Zellen gewonnen werden, die über mehrere Passagen adhärent proliferierten (Abb. 3). Mit einer Populationsverdopplungszeit von 1.2 Tagen weisen die a-USCs gute Wachstumseigenschaften und stabile Vermehrungsraten auf (Abb. 2). Somit lassen sich nach der Entnahme klinisch relevante Zellmengen gewinnen. Die Zellen scheinen im Hinblick auf ihre Vimentin-Expression mesenchymaler Herkunft zu sein und exprimieren Urothel- und Stammzellmarker ((Cytokeratin 7, Nanog, Oct3, Nucleostemin), Abb.1). Weitere Experimente untersuchen aktuell das Differenzierungspotential der a-USCs. Ziel der vorliegenden Studie ist es, eine myogene und/oder epitheliale Differenzierung der a-USCs zu induzieren, sodass eine Applikation für die kinderurologische Zelltherapie und das Tissue Engineering entwickelt werden kann. A nsprechpartner I N
Dr. rer. nat. Sandra Schumann Projektleiterin Translationale Medizin Telefon +49 451 384448-14
[email protected]
Abbildung 3: Zellmorphologie der aus Urin isolierten Zellen in der In-vitro-Kultur
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F orschungsbereiche
ZENTRUM ZELLKULTUR UND ZELLANALYSE
F orschungsbereiche
Wir bieten vielfältige Service- und Dienstleistungen für Arbeitsgruppen der Einrichtung und für externe Auftraggeber Das Zellkulturlabor entspricht der biologischen Sicherheitsstufe 1 (S1). In den Laboratorien stehen Geräte, die die Analyse der Zellen durch Immunhistochemie, Immunzytochemie, FACS-Analysen, automatische Zellzählung, Zellfunktionsuntersuchungen, molekularbiologische und proteinbiochemische Analysen sowie diverse histologische Methoden ermöglichen. Des Weiteren ist es mit dem vorhandenen Know-how möglich, aus verschiedenen Organismen und Organen Zellkulturen zu etablieren und diese sowohl über Monate als auch Jahre zu kultivieren. Daraus entstand eine Sammlung tiefgefrorener Stammzellen von Wildtieren: Der „Cryo-Brehm“, in Anlehnung an das Nachschlagewerk „Brehms Tierleben“. Von Jahr zu Jahr erweitert sich die Toolbox für die Zellcharakterisierung durch eine hohe Anzahl von verschiedenen Antikörpern und Primern. Es kann sowohl eine große Vielfalt an Service- und Dienstleistungen für die Arbeitsgruppen der Einrichtung als auch für externe Auftraggeber angeboten werden. Die Herstellung von Paraffin-, Vibratom- und Kryoschnitten, die Austestung verschiedener Zellkulturmaterialien, Zellkulturzusätze, Primer und Antikörper sowie neue Methoden zur Zellisolation von unterschiedlichen Geweben können mit unserem Laborequipment umgesetzt werden. Aus unterschiedlichen primären Zellisolaten lassen sich dreidimensionale Zellaggregate herstellen, die ebenso wie die Einzelzellen für Zytotoxizitätstests, Vitalitätstests oder Proteinanalysen verwendet werden können. Neben präzisen Aufnahmen am konfokalen Laser-Scanning-Mikroskop (LSM710) gehören auch Mikromanipulation und Zebrafischzellzucht zu unseren Kompetenzen. A nsprechpartner I N
Emel Singh V. l. n. r.:
Leiterin Zellkultur und Zellanalyse
1. Reihe: Tanja Zuhl,
Telefon +49 451 384448-18
Kerstin Wendt, Carolin Wienke
[email protected]
2. Reihe: Emel Singh, Carolin Lamprecht (nicht auf dem Foto: Emma Neumann)
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LEISTUNGSANGEBOT
LEISTUNGSANGEBOT
UNSER LEISTUNGSSPEKTRUM IM DETAIL Die Fraunhofer-Einrichtung für Marine Biotechnologie bietet sich Ihnen als Partner für die Realisierung innovativer Forschungsund Entwicklungsaufgaben an. Die einzelnen Geschäftsfelder, in denen die EMB tätig ist und Ihnen Erfolg versprechende Angebote machen kann, finden Sie auf den nächsten Seiten Periphere Nervenzellen
detailliert aufgelistet.
aus der Ratte
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LEISTUNGSANGEBOT
LEISTUNGSANGEBOT
LEISTUNGSSPEKTRUM Kooperations- und Auftragsforschung
........................................................................................................................
Arbeitsgruppe
■■
Test der Biokompatibilität/Zellkulturtauglichkeit
■■
Entwicklung, Fertigung und Analyse von ■■
Entwicklung, Herstellung und Reparatur von
Zelldifferenzierung
von Materialien
Halbfabrikaten und Food-Prototypen für die
elektronischen Geräten
........................................................................................................................
■■
Beschichtung von Prothesen und anderen
Lebensmittelindustrie
■■
Entwicklung von Protokollen für die Stammzell-
Formkörpern mit Zellen
■■
Applikationsentwicklungen (Lebens- und Kontakt: Dipl.-Ing. (FH) Dennis Wendt
isolation und -differenzierung
■■
Entwicklung und Austestung neuer Zellkulturgeräte
Futtermittel)
■■
Elektroporation adhärenter Zellen
und -disposables
■■
■■
Automatisierte Nukleinsäureaufreinigung und
■■
Mikromanipulation (Injektion/Dissektion) an Geweben,
Lebensmittelherstellung
.......................................................................................................................
quantitative Genexpressions-Analysen
Larven und Zellen
■■
Anfertigung organotypischer oder fixierter
■■
Toxizitätstests
Kontakt: Dr. Marina Gebert
Biobanken
Gewebeschnitte mittels Vibratom, Kryotom, Mikrotom
■■
Validierung von Screening-Hits in zellulären
Telefon +49 451 384448-15
........................................................................................................................
■■
Organotypische Zellkultur-Systeme
Testsystemen mit Tracking/Metabolismus-Messungen
[email protected]
■■
Sichere Lagerung und Verwaltung biologischer Materialien,
■■
Nichtinvasive Charakterisierung elektrophysiologisch
■■
Röntgenmikroskopie
z.B. Zellen, Bakterien, Viren, Gewebe, Nukleinsäuren, Proteine
aktiver Zellen (z. B. Muskelzellen) mittels
Arbeitsgruppe
■■
Lagertemperaturen zwischen Raumtemperatur und
Multi-Electrode-Arrays
-130 °C in der Gasphase des flüssigen Stickstoffs bzw. -190 °C
■■
Array-basierte Analyse biologischer Flüssigkeiten mittels
Aquakultur
........................................................................................................................
in der Flüssigphase
hochauflösendem Mikroarrayscanner (Zytokin-Arrays,
■■
Integrierte Aquakultur von Fischen, Invertebraten (z.B.
■■
Ununterbrochene Kühlketten
RNA Arrays, etc.)
..................................................................................................................
Muscheln) und Makroalgen in Kreislaufsystemen
■■
Etablierung und Optimierung von Einfrierprotokollen und
■■
Design und Entwicklung zellbasierter Test- und
Arbeitsgruppe
■■
Kreislauftechnik für Aquakulturanwendungen
Einfriermedien
Modellsysteme für Forschung und Klinik
Wasseranalytik und Aufbereitung
■■
Vitrifikation von Proben
Design und Entwicklung biointegrierbarer
Aquatische Zelltechnologie
■■
■■
■■
Algenextraktion
■■
Herstellung von Zellkulturen von Vertebraten in
Algeninhaltsstoffe und ihre Anwendung in der
........................................................................................................................
Kontakt: Dr. Daniel H. Rapoport Telefon +49 451 384448-13
[email protected]
.....................................................................................................................
Prozessoptimierung im Bereich der
Telefon +49 451 384448-36
[email protected]
Zell-Beschichtungen für Implantate/Implantatmaterialien
■■
Langzeitkultivierung von Fischzellen und deren
■■
Zusammenarbeit mit der „Deutschen Zellbank für Wildtiere“
■■
Einsatz von Tiermodellen (Maus, Ratte) für die
molekularbiologische und zellbiologische
Biotechnologie
und Optimierung von Kulturprotokollen für Zell-/
Entwicklung von zellbasierten Therapien in
Charakterisierung
■■
Untersuchungen der zellbiologischen Wirkung neuer
Gewebekulturen
Kooperation mit der Medizinischen Fakultät der
■■
Entwicklung von Primern zur Detektion von
mariner Substanzen
■■
Probenaufarbeitung, z.B. Herstellung von Extrakten aus
Universität zu Lübeck
organspezifischen und zelltypspezifischen Markern
■■
Reproduktion und Larvenaufzucht von Fischen
biologischen Proben
■■
MRT-Messungen von Kleintieren
■■
Isolierung, Kultivierung und Differenzierung
■■
Selektive Züchtung von Fischen
■■
Herstellung und Lagerung von gefriergetrockneten Präparaten
■■
Stress- und wachstumsphysiologische
■■
Anlegen von Probenvorräten zur Langzeitlagerung
Untersuchungen von Fischen
■■
Etablierung und termingerechte Bereitstellung von
von Fischzellen und Zellen aquatischer, evertebrater
Kontakt: Dr. Matthias Brandenburger
Organismen für die Verwendung in der
Telefon +49 451 384448-17
Biotechnologie, Futterindustrie und der
[email protected]
medizinischen Forschung
Kontakt: Dr. Ronny Marquardt
■■
Versandlogistik für Kryoproben und Zell-/Gewebekulturen
........................................................................................................................
■■
Herstellung nativer und fixierter Gewebeschnitte aus
Telefon +49 451 384448-16
unter Kulturbedingungen
Arbeitsgruppe
aquatischen Organismen mittels Vibratom, Kryotom
[email protected]
■■
Qualitätskontrolle: Untersuchung von Vitalität, Integrität und
........................................................................................................................
Funktionalität der Proben, Kontaminationskontrolle
Arbeitsproben
und Mikrotom
........................................................................................................................
■■
In-vitro-Manipulation von Fischzellen und Fischeiern
■■
Erstellung von Zeitrafferfilmen mit und ohne
■■
Kryokonservierung von Fischsperma und Lagerung
Geräteentwicklung & 3D Prototyping
Kontakt: Dr. Philipp Ciba
Fluoreszenz, optional: Auswertung der Filme mit der
in einer Biobank
........................................................................................................................
Telefon +49 451 384448-29
EMB-Trackingsoftware; hypothesenfreie
■■
Untersuchungen der regenerativen Kapazitäten von
■■
Scannen von Objekten (3D)
[email protected]
Untersuchungen von Zellsubstraten und Medien
Fischgeweben
■■
Entwicklung und Herstellung von Prototypen
■■
Züchtung großer Zellmengen (>109 Zellen) im Bioreaktor
■■
Identifikation, Isolation und Aufreinigung von
■■
Fertigung von Kleinserien
Lebensmittelzusatzstoffen aus aquatischen Ressourcen
Zelltechnologie
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LEISTUNGSANGEBOT
LEISTUNGSANGEBOT
AUSSTATTUNG Abbildung: Aquaponics
■■
Automatisierte Probenlagersysteme zur Langzeitlagerung
■■
Paraffin- Einbettsystem mit Ausgießstation
■■
Muffelofen
von Proben in Gasphase des flüssigen Stickstoffs unter
■■
Färbeautomat für vers. histologische Färbungen
■■
Vakuumtrockner
Einhaltung der Kühlkette
■■
Kleintier MRT
■■
pH - Titrator, KF - Titrator, Refraktometer, N2-Lagertank
■■
Workbench zur Manipulation von Kryoproben bei
■■
Homogenisatoren
Z ell k ultivierung un d A nalyse
■■
Temperaturen unter -80°C
■■
Diverse Rührwerke, Cutter, Wolf
■■
Unterschiedliche Einfrierautomaten zum kontrollierten
■■
Striebig Vertkalplattensäge Standard TRK 1
■■
Eis-Maschine
■■
Ko-Kultursysteme
Abkühlen und Einfrieren von Proben
■■
Schutzgasschweißgeräte / Mikroschweißgeräte
■■
Räucherschrank/-ofen, Zweibecken-Fritteuse
■■
Bioreaktoren im 1-2 Liter Maßstab
■■
Nano-Osmometer und Kühlzelle (+20°C bis -20°C)
■■
Komplett ausgestattete mechanische Werkstatt
■■
Grillplatte (2/1 GN groß), Räucherschrank/-ofen
■■
Pipettier-Roboter für die Automatisierung von Assays
■■
Kühlschränke zur Lagerung von Proben bei
■■
Komplett ausgestatteter Elektronikarbeitsplatz
■■
Kompakt-Kombidämpfer (6x 1/1 GN)
(E.P. motion)
Temperaturen zwischen -20°C bis -80°C
■■
Layout und Simulationsprogramm zur Platinen-
■■
Vakuummaschine und Sous Vide Garer
■■
Arbeitsbereich nach geltenden Hygienevorschriften eingerichtet
Labor und Geräteausstattung
W E R K S TAT T
■■
Equipment zur Isolierung und Kultivierung von Fischzellen
■■
Verschweißgerät zur Lagerung von Plastik-Straws in
entwicklung
und Säugerzellen
Gasphase von flüssigem Stickstoff
■■
Manuell- und CNC-gesteuerte Dreh- und Fräsmaschinen
■■
Spektrophotometer
■■
Kunststoff-Laser-Sinter-System, PolyJet- und DLP-Drucker
■■
Automatischer Zellzähler
zur Herstellung von Funktionsprototypen, Serien und
■■
Hochauflösender Microarray-Scanner
■■
■■
Mikromanipulator
Zeitrafferfunktion
■■
3D-CAD-Programm SolidWorks für die Konstruktion von ■■
4 überwachte Kleinkreislaufanlagen à 3 x 500 l im Technikums-
■■
Ausstattung zur In-vitro-Manipulation von Fischzellen
■■
Eigene Software für automatisches Zelltracking
Bauteilen und Geräten
maßstab zur Zucht und Haltung von benthischen und
■■
Etablierung, Optimierung und Standardisierung von
■■
Fluoreszenzmikroskope
pelagischen Salz- und Süßwasserorganismen
Zellkulturverfahren für Wirbeltiere
■■
Mikrodissektionstechnik
■■
3 Aquariensysteme von 70 l bis 300 l mit bis zu 18 Becken und
■■
Spotter zum Dosieren/Spotten unterschiedlicher
■■
Stereomikroskope
■■
Mobiler, handgeführter 3D-Laserscanner
diversen Betriebsmöglichkeiten
Substanzen
■■
Konfokales Laserscanningmikroskop mit
■■
3D-CAD Software
■■
Aquakulturanlage mit 10 m3 Haltungsvolumen für Fische
■■
Automatischer kontaktfreier Microdispenser (Nanoplotter)
durchstimmbarem Anregungslaser
■■
Imaging-Software zur Erstellung von 3D-Modellen aus
■■
Integrierte multitrophische Aquakulturanlage zur gleichzeitigen
■■
XRay Mikroskop
CT-/MRT-Daten
Kultivierung verschiedener Kalt- und Warmwasserorganismen,
■■
Hochgeschwindigkeitskamera
Haltungsvolumina: 10 m3 (Fischbecken), 12 m3 (benthische
■■
Unterwasserkamera
Organismen, Muscheln), 100 m3 (Algen-Außenbecken, überdacht)
M i k ros k ope Mikroskop und Forschungsmikroskope mit
Ersatzteilen
F ilm / B il d / 3 D
A quarien un d A qua k ulturanlagen ■■
3 x „Aquatic Habitat“, Aquarienanlagen im Regalformat
■■
„I-Spawn“ zur Zebrafisch-Erbrütung
■■
Elektrophysiologischer Messplatz (Multielektroden-Array,
automatisiertes Patch-Clamp Gerät)
■■
Elektroporator für In-vitro- und In-vivo-Anwendungen
■■
Ausrüstung zur Etablierung von In-vitro-Kulturen von
■■
Agarose-Gelelektrophorese
■■
Full HD Spiegelreflexkamera (div. Objektive)
■■
Brandungssimulationsbecken mit Großaquariums-
aquatischen wirbellosen Organismen
■■
Realtime-PCR-Cycler
■■
Wärmebildkamera FLIR™ P660
Wasseraufbereitung, Vol. =27 m3
■■
Durchflusszytometer mit Sortierfunktion
■■
Nanodrop-Spektrophotometer
■■
Motor-Panoramakopf 360°
■■
■■
Elektronisches Präzisions-Glucose-/Lactatmessgerät
■■
Kapillar-Gelelektrophorese
■■
Dolly + Kamera Rig
■■
Mobile Real Time Nährstoff-, Trübungs- und Gasanalytik
■■
xCELLigence (nicht-invasives Echtzeit Zell-Monitoring
■■
Polyacrylamid-Elektrophorese und Immunoblotting
■■
Packshot Hohlkehlen-Tisch
■■
Großflächiger Kühlraum mit Möglichkeit zur Kultivierung von
durch Messung elektrischer Widerstände)
■■
PCR-Cycler ( Mastercycler)
Kaltwasserorganismen bis 3°C
■■
Bionas (Echtzeit und labelfreies Zell-Messgerät)
■■
Einzelzell-PCR für 1 μl-Assays (Slide cycler)
■■
Vollklimatisierte Anzuchtschränke für Makroalgen und
■■
Sicherheitswerkbänke nach DIN EN 12469
■■
Extraktionsautomat für RNA und DNA (QIACube)
■■
Standard-Destillation
aquatische Pflanzen
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Hochgeschwindigkeits-Kühlzentrifuge Sorvall Lynx 6000
■■
Pipettierroboter --> automatisierte Assays (QIAgility)
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Rotationsverdampfer mit Soxhlet Extraktion
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Möglichkeiten zur Phyto- und Zooplanktonanzucht, vollklimatisiert
M ole k ularbiologische A nalysen
LeBENSMITTELFORSCHUNG
Wellensimulationsbecken, 40 m3
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Ultra-Zentrifugen von Beckman Coulter Optima MAX-XP
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GeXP System für Sequenzierungen, Fragmentanalysen
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Großraumrotationsverdampfer (20 l)
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Salmoniden- Brutschrank, vollklimatisiert
u. Allegra X-15R
und Genexpressionsuntersuchungen
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Gefriertrocknungsanlage (10 Kg / 24 h)
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Brutrinnen, vollklimatisiert, Spawning tank, TOC/TN Analyzer
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Texture Analyser HD Plus
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PAR Sensor (mobil)
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Rotationsviskosimeter
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Gesamtgasdruck- und CO2- Analyzer
Kryo - T echni k
H istologie
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Mikrotom
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Schneidemühle, Siebanalysenmaschine
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RFID-Kennzeichnungssystem zur individuellen Markierung von Tieren
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Kryotom
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Gärvollautomat (Batchgröße 20-60 Liter)
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Tiefseesimulator 1000 bar
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Konventionelle, LN2-basierte Probenlagerung
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LEISTUNGSANGEBOT
AUSSTATTUNG
MOBILE LABORATORIEN DAS MOBILE ZELLTECHNIKLABOR
Ein Labor auf Rädern L aborcontainer
T ruc k
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Heizung / Klimaanlage
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Allradantrieb
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Solarzellen / Stromgenerator
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Seilwinde (vorne und hinten)
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Internet / Telefon via Satellit / UMTS
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Wärmeschutzscheiben und Doppelverglasung
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Mikroskope mit PC- und Flatscreen-Verbindung
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Standklima und -heizung
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Clean-Bench
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Navigationssystem Europa
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Stickstoffbehälter
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Rückfahr- und Seitenspiegelkamera
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Autoklav
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Audio-Video-Paket
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Brutschrank
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Freisprechanlage
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Kühlschrank
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Kühlschrank
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Zentrifuge
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2 Komfortsitze
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Schüttler
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2 Betten
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Wasserbad
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Abwasserbehälter
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Luftschleuse zum Vorraum
R ip - S chlauchboot mit festem R umpf ■■
Marine-Kartenplotter
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Fish Finder (Echolot)
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Funkgerät
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2 Sattelsitze
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Geräteträger mit Arbeits- und Positionsbeleuchtung
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Tauchleiter
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Tauchflaschenhalter für 6 Tauchflaschen
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150 PS Außenbordmotor (15 PS Notaußenbordmotor)
Mobiles Zelltechniklabor
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LEISTUNGSANGEBOT
AUSSTATTUNG
MOBILE LABORATORIEN DAS FORSCHUNGSSCHIFF
„Joseph von Fraunhofer“ das Forschungsschiff für„EXPEDITIONSFAHRTEN“ Das Forschungsschiff „Joseph von Fraunhofer“ der Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. besitzt modernste Navigationstechnik und hat eine Reichweite von 300 Seemeilen. Durch die hohe Flexibilität des Schiffes ist es möglich, verschiedenste Forschungsarbeiten durchzuführen. An Bord befinden sich ein Forschungslabor, ein Lastkran, der bis zu 450kg heben kann sowie ein kleines Tenderboot. Durch zwei Antriebsmaschinen sowie die Bug- und Heckstrahlruder ist das Schiff äußerst manövrierfähig. Zudem bietet die breite Plattform am Heck gute Ein- und Ausstiegsmöglichkeiten für Taucher. Durch die umfangreiche Schiffssicherheitsausrüstung werden hohe Sicherheitsstandards erfüllt und mittels Funk- und Internetverbindung ist die Kommunikation und die Datenübertragung mit der Landbasis möglich. In Kombination mit unserem mobilen Zelltechniklabor bietet sich eine ideale Möglichkeit, auch längere Proben- und Versuchsreihen zu realisieren. Die Fraunhofer EMB betreibt zusammen mit dem Fraunhofer IBMT den Trawler im Sinne der Vereinszwecke der Fraunhofer-Gesellschaft für ihre eigenen Forschungs- und Entwicklungsaufgaben, wie z.B. die Demonstration bestimmter technischer Entwicklungen oder die Probensammlung für wissenschaftliche Zwecke.
Travemünde
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Schiffstyp:
Baltic Trawler 42, Bj: 2008
Komfortausstattung
E insatzm ö glich k eiten
Dienstleistung un d A ngebot
Heimathafen:
Lübeck
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
■■
Besatzungskoje, Salon
■■
Probenentnahme von biologischen Organismen in
Die Fraunhofer-Einrichtung für Marine Biotechnologie EMB
Forschung e.V.
■■
2 Toiletten, 1 Dusche
küstennahen Bereichen für biotechnologische
bietet sich Ihnen mit diesem Forschungsschiff als Partner für die
Rufzeichen:
DC4404
■■
Voll ausgestattete Pantry
Forschungen (Fische, Algen, Evertebraten)
Bearbeitung Ihrer FuE Projekte an.
Eigner:
Fraunhofer-Gesellschaft zur
Förderung der angewandten
Länge über Alles:
14,20 m
■■
Internet, Radio/TV
■■
Untersuchung / Entwicklung / Testung von
Breite über Alles:
4,30 m
■■
Heizung, Klimaanlage
Schwimmrobotern unter realen Meeresbedingungen
Tiefgang:
1,40 m
■■
Begleitforschung zu Offshore Aquakulturanlagen
Verdrängung:
18 t
S onstige A usstattung
■■
Entwicklung neuer Sensoren und Sonden zur Messung
Treibstofftank:
2100 l (Diesel)
.....................................................................................................................
Frischwassertank:
940 l, Fäkalientank: 250 l
Antriebsmaschinen:
2x Volvo Penta D4 (260 PS);
■■
konventionell (Wellenanlage)
■■
Onan (11 KW)
A nsprechpartnerin
von abiotischen und biotischen Faktoren in
Zusammenarbeit mit entsprechenden Herstellerfirmen
Dr. rer. nat. Marina Gebert
2. Steuerstand auf Flying Bridge
■■
Maßnahmenentwicklung zur Sicherung genetischer
Arbeitsgruppenleiterin
BG-konforme Sicherheitsausstattung
Ressourcen zum Schutz bzw. zur Erhaltung des
Aquatische Zelltechnologie
■■
Schlauchboot mit 15 PS Außenbordmotor
Ökosystems
Telefon +49 451 384448-15
Marschgeschwindigkeit: 9 Knoten
■■
Schlauchboot mit 150 PS Außenbordmotor (Abb. 4)
■■
Projektentwicklung zur „Multi-Use“-Nutzung von
[email protected]
Reichweite:
ca. 300 - 400 Seemeilen
■■
Kran für bis zu 450 kg Lastgewicht
Offshore Windkraftanlagen
Besatzung:
2-3 Schiffsführung,
■■
Entwicklung neuer Techniken für Antriebs- und
G E R ÄT E
Navigationstechnik
.....................................................................................................................
■■
Kartografierung des Meeresbodens per
Hilfsdiesel:
4-5 Wissenschaftler N avigationsausstattung .....................................................................................................................
Echolot / Kartenplotter
■■
6-fach Kranzwasserschöpfer mit Multisonde
■■
Entwicklung neuer
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FlowCam Partikelgrößenanalyser
Antifouling-Beschichtungen / -Systeme
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Log/Lot/Wassertemperatur
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Mikroskop mit Kamera
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Unterwasserfotografie
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2x Kartenplotter redundant
■■
Laborwaagen
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Tauchfahrten, Bojenkontrollen, Probenentnahmen
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2x UKW Funk redundant
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Trockenschrank
mit dem Schlauchboot
■■
Maschinenüberwachung EVC
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Binokular Stereomikroskop
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Wetterstation
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Computer mit Internetzugang
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2x Achteraus-Kameras
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Photometer
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3x GPS redundant
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Seziertisch
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Suchscheinwerfer
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Planktonnetz
■■
RADAR, AIS
■■
Sonderfahrlichter
■■
Autopilot
■■
3 Multifunktionsdisplays
■■
Digitales HD Sonar-Fischfinder System
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LEISTUNGSANGEBOT
VERTRAGSFORSCHUNG
A rbeitsweise :
F le x ibilit ä t :
V ertraulich k eit :
S chulungen :
FuE-Projekte werden in Phasen erfolgsorientiert ausgeführt,
Die konkrete Form, die Ausrichtung und der Umfang der Pro-
Anfragen werden auf Wunsch des Kunden absolut vertraulich
Als Dienstleistung für den Kunden bietet die EMB auch die
beginnend mit einer technischen Marktstudie, daraus abgeleitet
jektarbeiten richten sich nach den Anforderungen und Vorstel-
behandelt.
Schulung von Mitarbeitern im Hinblick auf die Einführung
die Machbarkeitsstudie, über die Prototypentwicklung und den
lungen des Kunden oder Auftraggebers.
Feldtest (klinische Studie) bis hin zur Entwicklung von kostenoptimierten Fertigungstechniken und Technologieentwicklungen.
neuer Verfahren und Technologien an. Diese kann direkt vor Koor d ination :
P reiswür d ig k eit :
Die EMB ist in der Koordination komplexer Verbundvorhaben
Ort im Betrieb des Kunden erfolgen.
Forschungs- und Entwicklungsaufträge werden auf Selbst-
und übergeordneter Leitprojekte erfahren. In diesem Zusam-
Konta k t un d weitere
P ra x isbezug :
kostenbasis durchgeführt. Die EMB ist als Einrichtung der
menhang werden administrative und koordinative Aufgaben
I nformationen :
Die Bearbeitung der Projekte an der Fraunhofer-Einrichtung für
Fraunhofer-Gesellschaft eine gemeinnützige Einrichtung und
übernommen und eine gute Kommunikation zwischen den
Bitte rufen Sie uns an, wenn Sie Fragen haben,
Marine Biotechnologie EMB erfolgt in enger Abstimmung mit
finanziert die notwendige anwendungsorientierte Forschung
Projektpartnern im Verbund sichergestellt um Reibungsverluste
weitere Informationen oder ein konkretes Angebot wünschen.
dem jeweiligen Kunden, um den größtmöglichen Praxisbezug
und Vorlaufforschung weitgehend unter Mitwirkung öffentli-
zu minimieren.
Publikationen und Broschüren senden wir Ihnen gerne zu.
herzustellen. Die Kundennähe ist ein Charakteristikum und eine
cher Auftraggeber.
wichtige Voraussetzung, um den Bedürfnissen des Marktes aus der Grundlagenforschung heraus gerecht zu werden.
F ö r d erm ö glich k eiten :
Besuchen Sie unsere Internetseite:
Q ualit ä tssicherung :
Die Fraunhofer-Gesellschaft hilft dem Kunden, alle Möglich-
www.emb.fraunhofer.de
Die Wissenschaftler und Entwicklungsingenieure der EMB
keiten der Projektförderung auszuschöpfen. Eine langjährige
S ynergie :
arbeiten nach den Regeln des modernen Projektmanagements.
Erfahrung bei der erfolgreichen Beantragung von Fördermitteln
Fraunhofer-Einrichtung für Marine Biotechnologie EMB
Die Einordnung in die Forschungsstrategie der Fraunhofer-
Die Projekte und Arbeiten unterliegen einer sorgfältigen und
der Europäischen Union, des Bundesministeriums für Bildung
Mönkhofer Weg 239a
Gesellschaft mit derzeit mehr als 66 Forschungseinrichtungen
permanenten Überprüfung nach Zeit und Kosten und sind auf
und Forschung BMBF oder anderer Zuwendungsgeber unter-
23562 Lübeck
und Instituten, an über 40 Standorten und den im Jahre 2001
einen erfolgreichen Projektabschluss ausgerichtet. Computer-
stützt den Kunden in Fragen der Finanzierung von Forschungs-
gegründeten Fraunhofer-Verbund Life Sciences der inzwischen
unterstütztes Projekt-Controlling begleitet jeden Einzelauftrag.
projekten.
IZI) und eine Fraunhofer-Einrichtung (EMB) umfasst, schafft
V ertragsabschluss :
F u E - E rgebnis :
Telefon +49 451 384448-41
Synergie-Effekte. Fachkenntnisse aus unterschiedlichsten For-
Faire und verlässliche Vertragsbedingungen für den Kunden
Nach erfolgter Bearbeitung eines FuE-Auftrages wird dem
Fax +49 451 384448-52
schungsfeldern können in Kooperationen genutzt werden und
sind das oberste Gebot. Dabei werden die Wissenschaftler und
Kunden das Ergebnis zur Verfügung gestellt.
[email protected]
erlauben eine kompetente Bearbeitung auch multidisziplinärer
Ingenieure von einer erfahrenen Vertragsabteilung innerhalb
Fragestellungen. Durch Kooperationsverträge werden für EMB-
der Fraunhofer-Gesellschaft unterstützt.
sechs Fraunhofer-Institute (IBMT, IGB, IME, ITEM, IVV und
Verwaltungsleiter Dipl.-Kfm. (Univ.) Matthias David Kramer
Kunden vollständige Wertschöpfungsketten angeboten. N utzungsrechte : Q ualit ä t :
Über die Nutzungsrechte an den in der Auftragsbearbeitung
Liefertreue und Zuverlässigkeit prägen die Arbeiten der
entstandenen Patenten verfügt allein der Kunde. Nach den
Fraunhofer-Einrichtung für Marine Biotechnologie. Die Erstel-
Wünschen des Kunden werden individuelle Vereinbarungen
lung eines Pflichtenheftes in Zusammenarbeit mit dem Kunden
getroffen. Die EMB wird durch renommierte Patentanwälte
gewährleistet die inhaltlich korrekt abgestimmte und zeitlich
vertreten.
angemessene Bearbeitung der Projekte.
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LEISTUNGSANGEBOT
LEISTUNGSANGEBOT
Veranstaltungen / Medien VERANSTALTUNGEN O R G A N I S AT I O N Die Fraunhofer EMB ist bestrebt, den interdisziplinären
bereich bietet ausreichend Platz z.B. für Symposien, Tagungen
Austausch sowohl zwischen den verschiedenen Fachbereichen
und Lehrveranstaltungen. Das lichtdurchflutete Atrium dient
als auch zwischen Forschung, Klinik und Wirtschaft zu fördern.
nicht nur repräsentativen Gelegenheiten, sondern bietet auch
In unseren neuen Räumlichkeiten können wir nun verschiedene
genügend Platz für Ausstellungen und Präsentationen.
Veranstaltungen organisieren und ausrichten, die diesem Anspruch gerecht werden.
Wir bieten unseren Partnern und Gästen den nötigen Raum für Begegnungen und Kommunikation. Nutzen Sie die modernen
Gern bieten wir Ihnen unsere verschiedenen Räumlichkeiten an,
und repräsentativen Räumlichkeiten für Ihre Veranstaltung.
um eigene Veranstaltungen in exklusivem Forschungsambiente
Wir beraten und unterstützen Sie gern bei der Organisation
zu realisieren. Unser modern und flexibel gestalteter Seminar-
und Planung Ihres Events.
Katharina Stoll
Annabell Ringkewitz
Assistenz Einrichtungsleitung
Assistenz Arbeitsgruppenleiter
Telefon +49 451 384448-11
Telefon +49 451 384448-58
[email protected]
[email protected] Zellkulturschalen
MEDIEN Zellkulturschalen
B I l d & F I lmmaterial Nehmen Sie gerne Kontakt mit uns auf wenn Sie Bilder,
Jessica Barnewitz, B.Sc.
Informationen sowie Filmmaterial für Ihre Berichterstattung in
Medien-Ingenieurin
Fernsehen, Hörfunk und im Internet nutzen möchten. Gerne
Telefon +49 451 384448-31
stellen wir Ihnen Informationsmaterial zusammen. Anfragen zu
[email protected]
Jahresberichten, Bildern und Filmen sowie zur Webseite und unseren Social Media Kanälen richten Sie bitte an:
Zellkulturschalen
Atrium
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W I S S E N S C H A F T S S TA N D O R T
WISSENSCHAFTSSTANDORT LÜBECK
VERNETZUNG MIT UNIVERSITÄTEN UND WISSENSCHAFTLICHEN EINRICHTUNGEN W I S S E N S C H A F T L I C H E K O O P E R AT I O N E N D E R F R A U N H O F E R E M B U N D d er U N I V E R S I T Ä T Z U L Ü B E C K Die letzten Jahre haben gezeigt, dass innovative Technologien nur interdisziplinär mit dem Know-How von Medizinern, Biotechnologen und Ingenieuren etabliert werden können. Am Standort Lübeck sind die Voraussetzungen für die biotechnologische Forschung durch die Nähe und Vernetzung von Universität, Klinik und Fachhochschule besonders optimal. Durch den
WISSENSCHAFTLICHE KOOPERATIONEN gemeinsam gegründeten BioMedTec-Wissenschaftscampus werden alle Kompetenzen gebündelt und der TechnologietransFRAUNHOFER EMBhaben UND UNIVERSITÄT ZU initiieren LÜBECK fer intensiv gefördert. Experten aus den DER unterschiedlichsten Disziplinen Forschungskooperationen können, die als dynamischer Motor für Innovationen eine nachhaltige Standortentwicklung bewirkt haben.
Plastische Chirurgie Stammzellen aus Schweißdrüsen für die Wundheilung
Chirurgie Stammzell-Entartung
Medizinische Mikrobiologie
Augenheilkunde Retina-Regeneration
Bioaktive Substanzen aus Algen
ZELLTHERAPIE & REGENERATIVE MEDIZIN
Plastische Chirurgie Regeneration peripherer Nerven
VORLAUFFORSCHUNG Kinderchirurgie Stammzellen aus Urin
Kinderklinik Zelltracking von Granulozyten
BMO
ZELLTECHNOLOGISCHE ENTWICKLUNGEN
Zelltracking in 3D
IIEG
NMI
Modellsysteme für Arteriosklerose biologisierung
Softwareentwicklung für das Zelltracking
Virologie & Zellbiologie Stammzellmarkierung
Hansestadt Lübeck
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HIGHLIGHTS 2014
HIGHLIGHTS 2014
Deutsche Biotechnologietage Förderbescheidübergabe an die BCT Branchenkonferenz Gesundheitswirtschaft E r n s t & Yo u n g B i o t e c h n o l o g i e R e p o r t Hansetag 2014 5 th R e g e n e r a t i v e M e d i c i n e S y m p o s i u m Schiffstaufe der „Joseph von Fraunhofer“ 5. Kongress Industrielle Zelltechnik YOUMARES 5 Fraunhofer Life Science Symposium Leipzig
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HIGHLIGHTS 2014
HIGHLIGHTS 2014
VERANSTALTUNGEN
FörderbescheidÜbergabe an die Bioenergy Celltec GmbH Am 17. April überreichte Technologieminister Reinhard Meyer einen Förderbescheid über 500.000 Euro an die Bioenergy CellTec GmbH. Mit dem Geld wird ein Entwicklungsvorhaben für zwei innovative Hautersatzprodukte gefördert. In enger Zusammenarbeit mit der FraunhoferEinrichtung für Marine Biotechnologie EMB sollen ein neuartiges Vlies sowie auch ein Wundgel mit Schweißdrüsen bzw. Schweißdrüsen-abgeleiteten Stammzellen entwickelt werden. In Zukunft sollen diese Produkte dann Kliniken als Kit zur Verfügung gestellt werden, um schwer heilende chronische Wunden zu behandeln.
Deutsche BIOTECHNOLOGIETAGE Die Deutschen Biotechnologietage sind das jährliche Netzwerk-Event der deutschen Biotechnologiebranche. Insgesamt 780 Teilnehmer aus Wissenschaft, Wirtschaft und Politik fanden am 9. und 10. April den Weg zu den diesjährigen „Deutschen Biotechnologietagen 2014“ nach Hamburg - so viele wie noch nie. Als Gastgeber setzten Schleswig-Holstein und Hamburg thematische Akzente bei mariner Biotechnologie und Medizintechnik. Viele nutzten die Veranstaltung, um Kontakte und Netzwerke zu pflegen. Auch am Stand der Fraunhofer EMB wurde rege über die Zukunft der Biotechnologie in Deutschland diskutiert und Strategien entwickelt, um auch in Zukunft Innovationen zu fördern.
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HIGHLIGHTS 2014
HIGHLIGHTS 2014
VERANSTALTUNGEN
NATIONALE BRANCHENKONFERENZ GESUNDHEITSWIRTSCHAFT Unter dem Titel „Nationale Branchenkonferenz Gesundheitswirtschaft: 10 Jahre Motor für Wissenschaft und Wirtschaft!“ traten auf Einladung des Landes Mecklenburg-Vorpommern rund 600 nationale und internationale Experten der Branche gemeinsam mit hochkarätigen Referenten und Vertretern aus der Wirtschaft, der Wissenschaft und der Politik in den gewohnt intensiven Erfahrungsaustausch. Im Kongresszentrum „Hohe Düne“ in Warnemünde wurde vom 21.-22. Mai 2014 im Rahmen von zahlreichen Vorträgen und an den Austellerständen neuste Trends diskutiert. Partnerland der Konferenz war in diesem Jahr die Russische Föderation, vertreten durch den russischen Botschafter Wladimir M. Grinin und eine große Expertendelegation. Der Fraunhofer Life Science Verbund-Stand, an dem sich auch die Fraunhofer EMB beteiligte, bot einen vielfältigen Einblick in gesundheitsrelevante Forschungsaktivitäten. Das Mobile Zelltechniklabor der EMB, welches auf dem Vorplatz des Kongresszentrums besichtigt werden konnte, bot den Konferenzteilnehmern zudem einen spannenden Einblick in die Laborarbeit.
Ernst & Young Biotechnologie Report Die Vorstellung des diesjährigen Ernst & Young Biotechnologie-Reports fand am 13.Mai im Hafenclub Hamburg statt. Mit dem Titel „1% für die Zukunft - Innovation zum Erfolg bringen“ will der Report den Blick insbesondere auf die aktuelle Finanzierungssituation der Branche richten und Wege aus der Finanzierungskrise aufzeigen. Diese und weitere Themen der Branchenentwicklung wurden mit über 70 Teilnehmern diskutiert. Nach der Präsentation der Studienergebnisse durch Herrn Dr. Siegfried Bialojan (Leiter European Life Science Center, Ernst & Young GmbH, Mannheim) kamen Herr Dr. Kilian Guse (CEO der GeneQuine Biotherapeutics GmbH) und Frau Dr. Sandra Schumann (Projektleiterin Translationale Medizin der Fraunhofer-Einrichtung für Marine Biotechnologie EMB) zu Wort und beleuchteten das Thema aus unterschiedlicher Sicht. Beim anschließenden Get-together gab es Gelegenheit zu einem regen Gedankenaustausch.
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HIGHLIGHTS 2014
HIGHLIGHTS 2014
Hansetag 2014
Jungfernfahrt am Hansetag Im Rahmen des Internationalen Hansetags in Lübeck konnte die Fraunhofer EMB zum ersten Mal das neue Forschungsschiff „Joseph von Fraunhofer“ der Öffentlichkeit präsentieren. Gemeinsam mit den historischen Koggen nahm Lübecks erstes Forschungsschiff an der Schiffsparade teil. Von Travemünde nach Lübeck konnte das festlich geschmückte Schiff von den Besuchern am Ufer bestaunt werden. Unter Jubel liefen die Schiffe in den Lübecker Hafen ein und die „Joseph von Fraunhofer“ konnte an ihrem Heimatanleger am Schuppen 9 festmachen. Während der Fahrt bei strahlendem Sonnenschein konnten die Mitarbeiter der Fraunhofer EMB der Presse das Forschungsschiff und dessen Laborausstattung präsentieren und erläutern. Doch nicht nur die Präsentation des Forschungsschiffes war Bestandteil der Fraunhofer-Teilnahme am Hansetag. Im Rahmen des Programms „Der Hanseweg auf dem Wasser: Schiffe als Wissensorte“ auf der „Greif“ war Dr. Ronny Marquardt als Vortragender zum Thema „Moderne Aquakultur - Me(e)hr als nur Fischkäfige?“ geladen und bot Gelegenheit für den wissenschaftlichen Austausch.
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HIGHLIGHTS 2014
HIGHLIGHTS 2014
5th Regenerative Medicine Symposium
AUstausch von ForSchungsergebnissen zu dem Thema “Regeneration of Nerves and Epithelia: Current Progress & Future Therapies“ Vom 26. bis 27. Juni fand zum fünften Mal das „Regenerative Medicine Symposium“ in Lübeck statt. Wissenschaftler, Ärzte und Ingenieure stellten in 18 spannenden Vorträgen und 13 Postern ihre aktuellen Forschungsergebnisse zum Thema “Regeneration of Nerves and Epithelia: Current Progress & Future Therapies“ vor. Das vor allem von der Fraunhofer-Einrichtung organisierte Symposium, an dem auch die Universität zu Lübeck, die Universität Münster und die Universität Manchester beteiligt sind, bietet dank des exklusiven und doch familiären Rahmens viel Raum für wissenschaftliche Diskussionen. Die Teilnehmer aus USA und Europa wurden von Frau Peters-Hirth herzlich in den historischen Räumlichkeiten der Gesellschaft für Gemeinnützige Tätigkeit begrüßt und von Prof. Ralf Paus (Universität Münster & Manchester) und Dr. Sandra Schumann (Fraunhofer EMB) durch ein spannendes Programm geleitet. Vor allem Strategien zur Regeneration von peripheren Nervenverletzungen wurden von den Experten ausgiebig diskutiert. Aber auch die innovative Idee, die Wundheilung der Haut durch eine Sauerstoffanreicherung mittels transplantierter Grünalgen zu verbessern, sorgte für viel Gesprächsstoff. Mit den „Offthe-beaten-track-Vorträgen“ gab es auch in diesem Jahr einen Einblick in Forschungsprojekte abseits des Hauptthemas: Für den Süßwasserpolypen Hydra wurde eine Perspektive für den Einfluss der Umwelt auf das Genom aufgezeigt und traditionelle chinesische Medizin findet auch Berücksichtigung bei Regenerationsstrategien. Das Highlight des Rahmenprogramms war am Abend dann das gemeinsame Fußballgucken des WM-Vorrundenspiels Deutschland-USA. Nachdem das Mittagessen zum Vereinbaren von Forschungskooperationen genutzt wurde, endete das Symposium mit einem Orgelkonzert in der barocken Jakobikirche.
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HIGHLIGHTS 2014
HIGHLIGHTS 2014
Schiffstaufe
TAufe des Forschungsschiffs „Joseph von Fraunhofer“ Am 15. Juli 2014 wurde das erste Forschungsschiff der Fraunhofer-Gesellschaft feierlich auf den Namen „Joseph von Fraunhofer“ getauft. Prof. Dr. Charli Kruse, Institutsleiter der Fraunhofer-Einrichtung für Marine Biotechnologie EMB, lud viele Gäste aus Wirtschaft, Politik und Wissenschaft in die Media Docks am Lübecker Hafen ein. Dr. Gabriele Neugebauer, die Ehefrau des Präsidenten der Fraunhofer-Gesellschaft, Professor Reimund Neugebauer, übernahm die Taufpatenschaft. Das Forschungsschiff wird im Sinne der Vereinszwecke der Fraunhofer-Gesellschaft gemeinsam von der Fraunhofer EMB und dem Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik IBMT betrieben und für kooperative Forschungs- und Entwicklungsarbeiten genutzt. Die „Joseph von Fraunhofer“ ist mit modernstem technischen Equipment und einem Labor für Forschungsfahrten auf der Ostsee ausgestattet. Die Einsatzmöglichkeiten sind zahlreich, z.B. können neben der Entnahme von Bodenproben, Fischen, Algen, Plankton und Muscheln auch Messungen der Wassertemperatur, des Druckes und der Leitfähigkeit durchgeführt werden. Mit dem sogenannten „Fish-Finder“ spüren die Wissenschaftler Fische mit Hilfe innovativer Sonartechnik auf. Der am Heck angebaute Lastkran befördert technische Geräte, Planktonnetze und Instrumente ins Wasser. Das Schiff hat seinen Liegeplatz im Lübecker Hafen gegenüber dem neuen Hansemuseum am Schuppen 9. Die im historischen Hafengebäude befindlichen Büro- und Lagerräume werden im Laufe des Jahres unter Berücksichtigung des Denkmalschutzes saniert. Die finanziellen Mittel für das Schiff, den Umbau sowie die Raumsanierung stellten die Fraunhofer EMB, das Fraunhofer IBMT, die Landesregierung von Schleswig-Holstein und die Lübecker Possehl-Stiftung bereit. Mit diesem Forschungsschiff wird der Lübecker Leitspruch „Die neue Hanse handelt mit Wissen“ in die Tat umgesetzt. Mit einem dreifachen „Hip Hip Hooray“ und einem großen Spritzer Sekt der Taufpatin hat die „Joseph von Fraunhofer“ ihren Dienst angetreten. Wir wünschen unserem Neuzugang „immer eine Handbreit Wasser unter dem Kiel“ und spannende Forschungsreisen.
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HIGHLIGHTS 2014
HIGHLIGHTS 2014
5. Kongress Industrielle Zelltechnik
Wie sieht der „smarte“ Umgang mit Zellen aus? Der 5. Kongress Industrielle Zelltechnik in Lübeck bot vom 11. bis 12. September 2014 die Möglichkeit neue Technologien der Zellhandhabung, Zellkultur und Zelltherapien zu diskutieren. Die Plattform für Wissenschaftler, Mediziner, Ingenieure und Softwareentwickler fördert einen interdisziplinären Austausch. . Der Kongress Industrielle Zelltechnik fand das 5. Jahr in Folge in der Musik- und Kongresshalle in Lübeck, der Wissenschafts- und Gründerstadt im Norden mit Schwerpunkten im Bereich der Medizintechnologie und Biowissenschaften, statt. Gäste aus ganz Deutschland, der Schweiz, Dänemark und Schweden waren unter den rund 100 Gästen. Die Fraunhofer EMB veranstaltete mit Unterstützung der Life Science Nord Management GmbH und der IHK zu Lübeck den zweitägigen Kongress, in dem es vorrangig um die „Smarte Zellkultur“, um Bioreaktoren und neuentwickelte Technologien sowie die Nutzung von Zellen und Zellinhaltsstoffen (Rohstoff Zelle) ging. Neben der biomedizinischen Zelltechnik und der Zelltechnologie ist die regenerative Medizin ein wichtiger Forschungsbereich der Fraunhofer EMB. Mit der Entdeckung, dass Stammzellen aus Drüsengewebe wie Pankreas, Speichel- und Schweißdrüsen entnommen und unter geeigneten Kulturbedingungen im Labor vermehrt werden können, haben Einrichtungsleiter Prof. Dr. Charli Kruse und sein Team neue Wege für klinische Therapien eröffnet. Da Stammzellen das Potenzial haben, den gesunden und funktionalen Originalzustand geschädigter Organe und Gewebe wiederherzustellen, werden Strategien für die Regeneration von Haut-, Herz- und Nervengewebe im Institut entwickelt. Der Kongress Industrielle Zelltechnik gab Einblicke in den Stand der Forschung und zeigte Zukunftsperspektiven der biomedizinischen Zelltechnik auf. In diesem Jahr findet vom 10.-11. September 2015 ein Symposium in den neuen Räumlichkeiten der Fraunhofer EMB in Lübeck statt. Das „6th Annual Meeting | Industrial Cell Technology | Symposium“ wird sich künftig jährlich mit dem Kongress für Industrielle Zelltechnik abwechseln und dient der Vertiefung ausgewählter Themen. In diesem Jahr wird es Vorträge zu Bioprozesstechniken, Live Cell Imaging und Qualitätskontrolle geben. Anmeldungen sind über unsere Webseite möglich (www.emb.fraunhofer.de).
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HIGHLIGHTS 2014
HIGHLIGHTS 2014
YOUMARES 5
Eine Konferenz für Nachwuchs-Meeresforscher aus aller Welt Unter dem Titel „ Opportunities and Solutions – Research For Our Changing Oceans“ begrüßten die Organisatoren vom 10.-12. September 2014 über 100 junge Meereswissenschaftler, -Ingenieure und andere Interessierte im Ozeaneum in Stralsund. YOUMARES 5 war in diesem Jahr zum fünften Mal in Folge eine interessante und erfolgreiche Tagung, die den Nachwuchsforschern die Möglichkeit bot, sich innerhalb der deutschen und auch internationalen Forscherlandschaft zu vernetzen. Während ihrer nur fünfjährigen Entwicklungsphase ist YOUMARES deutschlandweit zur erfolgreichsten Aktivität in der Nachwuchsförderung geworden und wichtiger Bestandteil der Meeresforschungsgemeinschaft. Auch die Fraunhofer EMB war wieder maßgeblich an der Programmgestaltung beteiligt, die Doktorandinnen Aileen Reichel und Lisa Hanslik moderierten einen Teil der Veranstaltung und stellten die EMB an einem Präsentationsstand vor. Als Gastredner zur Eröffnung der YOUMARES 5 wurden am Donnerstag Sven Hille und Prof. Dr. Detlef Schulz-Bull (IOW, Warnemünde), Dr. Florian Weinberger (GEOMAR, Kiel) und Dr. Sandra Schöttner (Greenpeace, Hamburg) begrüßt. Alle Redner hatten spannende Vorträge im Gepäck. Wie auch auf den letzten Veranstaltungen wurde den Teilnehmern ein abwechslungsreiches Rahmenprogramm geboten. Dr. Stephan Klapp von Springer Science+Business Media gab ein Seminar über Veröffentlichungen, das Team von ALDEBARAN Marine Research and Broadcast war mit dem Schiff vor Ort und informierte die Teilnehmer über Projekte der Wissensaufbereitung. Neben einem weiteren Workshop über interdisziplinäres Arbeiten gab es zahlreiche Exkursionen, u.a. zu den Ausstellungen in Stralsund sowie eine Stadtführung. Dank des Gastgebers, dem OZEANEUM, konnten die Teilnehmer während der Konferenz das OZEANEUM besuchen. Abgerundet wurde die Konferenz durch die Möglichkeit, sich bei Graduiertenschulen, Forschungsinstituten und Firmen über berufliche Perspektiven zu informieren. Dank der Hilfe der Sponsoren und langjährigen Partnern wie der Fraunhofer EMB, der GMT, der Rösterei Monopol, der Störtebeker Braumanufaktur, der Firmen SubCTech und Sea&Sun und der Graduiertenschule PolMar konnte die YOUMARES 5 als außergewöhnliche Nachwuchsveranstaltung Akzente setzen. 2 Im kommenden Jahr soll unter dem Dach der Deutschen Gesellschaft für Meeresforschung (DGM) eine große gemeinsame Veranstaltung in Bremen initiiert werden, dann wird YOUMARES 6 vom 14-19.09.2015 zusammen mit der DGM-Jubiläumstagung zu DEM Ereignis für die marine Forscherszene.
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HIGHLIGHTS 2014
HIGHLIGHTS 2014
Fraunhofer Life Science Symposium Leipzig Produktion, Herstellung und Anwendung von Stammzellen in der Medizin Vom 09.-10. Oktober 2014 organisierte die EMB als Partner gemeinsam mit dem Fraunhofer IZI (Leipzig) das 9. Fraunhofer Life Science Symposium in Leipzig. In diesem Jahr führte das Symposium unter dem Thema „Medizinische Zellprodukte“ ca. 200 Teilnehmer aus akademischen, klinischen und industriellen Einrichtungen zusammen. In den letzten Jahren haben sich in der biomedizinischen Forschung zahlreiche, vielversprechende zellbasierte Ansätze für die Prävention und Behandlung von schweren Erkrankungen ergeben. Stammzellen spielen hierbei eine wichtige Rolle, da sie viele Möglichkeiten in der biomedizinischen Anwendung bieten. Die Stammzellforschung wird zunehmend relevanter für klinische Anwendungen, Entwicklung von Medikamenten und Toxizitätstests. Das Symposium beinhaltete verschiedene Sessions mit Vorträgen, eine Ausstellung wissenschaftlicher Poster sowie eine Industrieausstellung. Das wissenschaftliche Programm des Symposiums befasste sich mit der Produktion, Herstellung und Anwendung von Stammzellen in der Medizin. In der ersten Sektion stellte die Fraunhofer EMB ein neuartiges Stammzellmodel basierend auf Zellen aus Fischlarven vor. Dr. Matthias Brandenburger referierte über das Thema „Spontaneously contracting cardiomyocyte clusters from fish larvae – A novel model system for human heart physiology?” In seinem Vortrag berichtete Dr. Brandenburger über spontan kontrahierende Zellaggregate als Testsystem für humane Herzphysiologie. Dabei wurden insbesondere die elektrophysiologischen Ähnlichkeiten zum humanen Herzen herausgestellt, was experimentell durch Wirksamkeit typischer herzspezifischer Substanzen gezeigt wurde. Ein zweiter Beitrag der EMB war Dr. Daniel Rapoports Vortrag mit dem Titel „Smarter cell culture: Image based cytometry and capsule based expansion“. Darin wurden zwei Strategien vorgestellt, mit deren Hilfe die Zellkultur künftig „smarter“ gemacht werden kann. Darunter ist zu verstehen, dass das Environment, in dem Zellen kultiviert werden, auf das Wachstumsgeschehen reagieren kann. Dies sei unter anderem durch bildbasierte Zytometrie möglich, einem Verfahren, durch das das Zellkulturgeschehen quantifiziert werden kann. Eine andere Möglichkeit bietet die Entwicklung neuartiger Wachstumsmatrices, wobei insbesondere das immense Potential kapsel-basierter Kulturmethoden herausgestellt wurde. Die Fraunhofer EMB stellte ihre weiteren Forschungsgebiete im Ausstellungsbereich an einem Stand vor, der viel Interesse anderer Teilnehmer zeigte. So konnten neue Bekanntschaften geschlossen und anregende Diskussionen geführt werden.
120
121
WISSENSCHAFTLICHE PRÄSENZ
WISSENSCHAFTLICHE PRÄSENZ
Veröffentlichungen
S tengel
WISSENSCHAFTLICHE PRÄSENZ
DB,
C on d e - Á lvarez
R,
C onnan
M ehnert J M , Kisch T, B ran d enburger M
S , N itsch k e U , A renas F, A breu M H , B o -
“Co-culture systems of human sweat gland derived stem
nomi B arufi J , C how F, R oble d o D , M al -
cells and peripheral nerve cells: an in vitro approach for
ta E - J , M ata M , Konotchic k T, N assar C ,
peripheral nerve regeneration”
P é rez - R uzafa Á , L ó pez D , M arquar d t R ,
Cell Physiol Biochem 2014;34(4):1027-37.
Vaz - P into F, C elis P lá P, H ermoso M , R uiz
doi: 10.1159/000366318
E , O r d o ñ ez G , F lores P, Z anolla M , B a ñ a res - E spa ñ a E , A ltamirano M , Korbee N , B i -
R a k ers S , I mse F, G ebert M
schof K , F igueroa F L
“Real-time cell analysis: sensitivity of different vertebrate
“Short-term effect of CO2, nutrients and temperature on
cell cultures to copper sulfate measured by xCELLigence®”
three marine macroalgae under solar radiation.”
Ecotoxicology, 2014 Oct 23(8):1582-1591,
Aquatic Biology, 2014; doi: 10.3354/ab00576
doi: 10.1007/s10646-014-1279-6
S chubert H , M arquar d t R , S chories D ,
G ebert M , L üllwitz L , G runow B
B lin d ow I
“Neue Rohstoffe aus dem Bioreaktor”
“Biogeography of Chilean charophytes.”
FOOD Lab, 03/2014, Seite 16-19
Aquatic Botany, 2014 F igueroa F L , B onomi B arufi J , C on d e - Á lva rez R , N itsch k e U , A renas F, M ata M , C on nan S , A breu M H , M alta E - J , M arquar d t R , Vaz - P into F, Konotchic k t, C elis - P lá P, H ermoso M , O r d o ñ ez G , R uiz E , F lores P, d e los R í os J , Kir k e D , C how F, N assar C A G , R oble d o D , P é rez - R uzafa A , B a ñ ares E spa ñ a E , A ltamirano M , J im é nez C , Kor bee N , B ischof K , S tengel D B “Short-term effects of increasing CO2, nitrate and temperature on three Mediterranean macroalgae: biochemical composition.” Aquatic Biology, 2014 R apoport D H , B ec k er T “Sternenkarten und Petrischalen” labor&more, Ausgabe 7.14,12-16 S chumann S Periphere Nervenzellen aus
“Smart ist gefragt”
Spinalganglien der Ratte
labor&more, Ausgabe 7.14, 10-11
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123
WISSENSCHAFTLICHE PRÄSENZ
WISSENSCHAFTLICHE PRÄSENZ
GRADUIERUNGSARBEITEN
VORTRÄGE
DOKTORARBEITEN
Schumann, Sandra
Brandenburger, Matthias
Benzin, Heiko
Schumann, Sandra
„Kooperation
„Spontaneously
„Bioreactor-based propa-
„Stammzellbanken als
BACHELORARBEITEN
Kuhn , S .
O rt, T.
Wissenschaft und Wirt-
contracting cardiomyocyte
gation of skin cells for
medizinisch relevante
„Einfluss der Kryokonservierung auf die strukturelle
„Einfluss verschiedener Medienzusammensetzungen
schaft - Die Fraunhofer-
clusters from fish larvae –
a therapeutic formulation“
Zellreserve für die
Integrität und die Elektrophysiologie von
auf Vitalität und Teilungsverhalten von Primarzellen“
Einrichtung für Marine
A novel model system for
5th Lübeck Regenerative
Wundheilung“
Herzdünnschnitten. Ein innovatives Testsystem für
(Universität zu Lübeck)
Biotechnologie EMB“
human heart physiology?“
Medicine Symposium
Forum Angewandte
Lübeck, 14.06.2014
Forschung für Verteidigung
Herzmedikamente“ (Universität zu Lübeck)
Study Visit Lübeck, Netzwerk
Fraunhofer Life Science
S chnepel , M .
Wissenschaftsmanagment,
Symposium, Leipzig, 09.10.2014
„Herstellung poröser Alginathydrogele zur
Regionalgruppe Nord
L üllwitz , L .
Immobilisierung adhärent wachsender Zellen“
Lübeck, 18.12.2014
„Vergleich ausgewählter biologischer Parameter von
(Fachhochschule Flensburg)
isolierten Fischzellen unter verschiedenen
und Sicherheit in Deutschland Klemens, Julia Maria
Rakers, Sebastian
Stem Cells For Peripheral
Becker, Tim
„Aquatic Cell Technologies
Nerve Regeneration“
Kultivierungsbedingungen“
F re d erich , L
„Bildbasierte Cytometrie“
at Fraunhofer“
5th Lübeck Regenerative
(Universität zu Lübeck)
„Die Auswirkung möglicher Matrixeffekte durch Salz
Kooperationstag Universität
Gastvortrag Institut National
Medicine Symposium
bei der Bestimmung von Ammonium, Nitrat,
Greifswald, 26.11.2015
de la Recherche
Lübeck, 14.06.2014
MASTERARBEITEN G erwins , J .
Nitrit und Phosphat in der Aquakultur und die
Agronomique, INRA
Entwicklung spezifischer Methoden“
Rapoport, Daniel
Rennes, Frankreich,
Schumann, Sandra
(Fachhochschule Lübeck)
„Smarter cell culture:
08.10.2014
„Bioraffinerie - Wie
„Potenzial von Muscheln zur Partikelentfernung für
Image based cytometry
eine landbasierte integrierte multitrophische
and capsule based
Ciba, Philipp
Biomasse produzieren und
expansion“
„Zentrale Biomaterialbank
nutzen?“
Fraunhofer Life Science
am Wissenschaftscampus
Vorstellung des deutschen
Symposium,
Lübeck - Die Deutsche
Ernst & Young Biotechnolo-
Leipzig, 10.10.2014
Zellbank für Wildtiere“
gie-Reports 2014
Forschung erforschen –
Hamburg, 13.05.2014
Aquakulturanlage“ (Fachhochschule Flensburg)
LEHRE
an der Universität zu Lübeck
H ofmann , K .
können wir Zellen als
„Charakterisierung von spontan kontrahierenden
Prof. Dr. Charli Kruse
Zellaggregaten aus der Regenbogenforelle und
Leiter des Instituts für Medizinische und Marine Biotechnologie
Rakers, Sebastian
die Innovationstour der
Untersuchung herzspezifischer Parameter bei Ischämie“
(Universität zu Lübeck)
„Fish cell cultures and cell
Metropol-IHKs,
Gebert, Marina
cryopreservation –
Lübeck, 08.10.2014
„Vorlesungsreihe
(Universität zu Lübeck) Praktikum - Zellbiologie
towards sustainable repro-
Dubbert, V.
Institutsseminare zu aktuellen wissenschaftlichen Themen
duction of aquatic species.
Rapoport, Daniel
Anwendungen von
„Untersuchung von Gemeinsamkeiten und Interaktionen
Seminarreihe - „Angewandte Aspekte moderner biologischer
Examples for the Marine
„Wie wir die Zellkultur
tierischen und
zwischen humanen Schweißdrüsen-abgeleiteten
Forschung“
biotechnology toolbox“
schlauer machen können“
menschlichen Zellen in der
Stammzellen und endothelialen Zellen“
Blockpraktikum - Studiengang „Molecular Life Science“
6th edition of the Rendez-
5. Zelltechnik-Kongress, MuK,
Biotechnologie“
Vous de Concarneau,
Lübeck, 12.09.2014
Technische Universität
(Universität zu Lübeck)
Berlin, 04.02.2014
„Sweat Gland-Derived
Bioraffineriekonzepte-
Dr. Daniel Rapoport
Concarneau Cedex,
Hamburg-Harburg,
Arbeitsgruppenleiter Zelldifferenzierung
Frankreich, 10.10.2014
Hamburg, 28.04.2014
Vorlesung - Kryo-Biologie ............................................................................................... Die Mitarbeiter/-innen der Fraunhofer EMB betreuen auch Bachelor- und MasterstudentInnen. 124
125
DIE FRAUNHOFER GESELLSCHAFT
Forschen für die Praxis ist die zentrale Aufgabe der Fraunhofer-Gesellschaft Forschen für die Praxis ist die zentrale Aufgabe der Fraunhofer-
Innovationsprozess Deutschlands und Europas. Die Wirkung der
Fraunhofer-Einrichtung für
Gesellschaft. Die 1949 gegründete Forschungsorganisation
angewandten Forschung geht über den direkten Nutzen für die
Marine Biotechnologie Lübeck
betreibt anwendungsorientierte Forschung zum Nutzen der
Kunden hinaus: Mit ihrer Forschungs- und Entwicklungsarbeit
Wirtschaft und zum Vorteil der Gesellschaft. Vertragspartner
tragen die Fraunhofer-Institute zur Wettbewerbsfähigkeit der
und Auftraggeber sind Industrie- und Dienstleistungsunterneh-
Region, Deutschlands und Europas bei. Sie fördern Innovatio-
men sowie die öffentliche Hand.
nen, stärken die technologische Leistungsfähigkeit, verbessern die Akzeptanz moderner Technik und sorgen für Aus- und
Die Fraunhofer-Gesellschaft betreibt in Deutschland derzeit
Weiterbildung des dringend benötigten wissenschaftlich-
66 Institute und Forschungseinrichtungen. Knapp 24 000
technischen Nachwuchses.
Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter, überwiegend mit naturoder ingenieurwissenschaftlicher Ausbildung, erarbeiten das
Ihren Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern bietet die Fraunhofer-
jährliche Forschungsvolumen von mehr als 2 Milliarden Euro.
Gesellschaft die Möglichkeit zur fachlichen und persönlichen
Davon fallen rund 1,7 Milliarden Euro auf den Leistungsbereich
Entwicklung für anspruchsvolle Positionen in ihren Instituten,
Vertragsforschung. Über 70 Prozent dieses Leistungsbereichs
an Hochschulen, in Wirtschaft und Gesellschaft. Studierenden
erwirtschaftet die Fraunhofer-Gesellschaft mit Aufträgen aus
eröffnen sich aufgrund der praxisnahen Ausbildung und Erfah-
der Industrie und mit öffentlich finanzierten Forschungspro-
rung an Fraunhofer-Instituten hervorragende Einstiegs- und
jekten. Knapp 30 Prozent werden von Bund und Ländern als
Entwicklungschancen in Unternehmen.
Grundfinanzierung beigesteuert, damit die Institute Problemlösungen entwickeln können, die erst in fünf oder zehn Jahren
Namensgeber der als gemeinnützig anerkannten Fraunhofer-
für Wirtschaft und Gesellschaft aktuell werden.
Gesellschaft ist der Münchner Gelehrte Joseph von Fraunhofer (1787–1826). Er war als Forscher, Erfinder und Unternehmer
Internationale Kooperationen mit exzellenten Forschungs-
gleichermaßen erfolgreich.
partnern und innovativen Unternehmen weltweit sorgen für einen direkten Zugang zu den wichtigsten gegenwärtigen und zukünftigen Wissenschafts- und Wirtschaftsräumen. Mit ihrer klaren Ausrichtung auf die angewandte Forschung Standortübersicht der
und ihrer Fokussierung auf zukunftsrelevante Schlüsseltechno-
Fraunhofer-Institute
logien spielt die Fraunhofer-Gesellschaft eine zentrale Rolle im
und Einrichtungen
126
127
ANFAHRT So finden SIe uns Buslin ie Richtu 1 und 9 n Hbf, H g Grillenw e o und U chschulsta g, dtteil nivers itätsk liniku m
...mit dem Auto
Fachh
9 au ie slin ng H u B htu Ric
Un
ule Lü
beck Weg
...mit dem Bus
e-C
Vom ZOB/Hauptbahnhof zur EMB fahren die Buslinien 1,9 und 17 (Fahrtrichtungen:
e uri e raß
MB
E
9a
3 g2
e h un ofer W a r h F k
Grillenweg/Hochschulstadtteil/Universitätsklinikum, Haltestelle: Fachhochschule); die Fahrzeit
-St
r ofe
...mit dem Flugzeug Verkehrsflughafen Hamburg-Fuhlsbüttel, ab hier fährt die S1 direkt zum Hamburger Haupt-
nsa
bahnhof, von hier aus setzt man die Reise wie oben beschrieben fort. Für eine Taxifahrt vom Flughafen Hamburg nach Lübeck sind ca. 80 € zu entrichten.
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Pa ch-
l Bib
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128
Bahnhofs (ZOB), von dem aus Buslinien zur EMB verkehren.
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a-G
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halbstündlich, der Hauptbahnhof liegt in unmittelbarer Nähe des Zentralen Omnibus-
ht
pe
p oe
Nach Lübeck verkehren u.a. Züge aus Kiel und Schwerin stündlich, aus Hamburg zeitweise
nic rt h a f ch rch gli Du mö
raß
St rt-
beträgt ca. 20 Minuten. ...mit der Bahn
n Mö
P
verlassen, weiter wie oben beschrieben.
Tankstelle in die Stadtweide einbiegen, dann links in den Mönkhofer Weg abbiegen.
P
ar e hb aß eic r Str r r ne se au erli rkh die B a P er üb
Aus Richtung Hamburg die A1 bereits an der Abfahrt zur A20, Richtung HL-Genin/Flughafen
auf Hauptstraße und Ratzeburger Landstraße durch Groß Grönau, dann links vor der Aral-
hofer straße
m
iku
im Kreisverkehr 2. Ausfahrt (L331) Richtung Lübeck nehmen, ca. 7 km weiter geradeaus
Mönk
enson
HL-Genin immer geradeaus bis zum Berliner Platz, zweite Abfahrt in den St. Jürgen Ring
Aus Richtung Süden oder Wismar/Schwerin die A20 an der Abfahrt 3 / Groß Sarau verlassen,
ri Ma
Steph
Aus Richtung Norden über die A1 (Abfahrt Richtung HL-Genin/Flughafen), nach der Abfahrt nehmen, dann rechts in den Mönkhofer Weg abbiegen.
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129
IMPRESSUM Herausgeber:
Bildnachweise:
Fraunhofer-Einrichtung für Marine Biotechnologie EMB
Dr. Daniel Rapoport: Seite 45 (Abb. 1+3), 46 (Abb. 2+3), 47
Mönkhofer Weg 239a
Dr. Hans-Peter Spengler: Seite 94, 109
23562 Lübeck
Dr. Liane Lühmann: Seite 68 (Abb. 1) Dr. Marina Gebert: Seite 58 (Abb. 2)
Telefon +49 451 384448-11
Dr. Matthias Brandenburger: Seite 34 (Abb. 1)
Fax +49 451 384448-12
Dr. Philipp Ciba: Seite 78
[email protected]
Dr. Sandra Schumann (geb. Danner): Seite 72, 80, 82, 83, 109
www.emb.fraunhofer.de
Dr. Sebastian Rakers: Seite 6, 25, 54, 55, 57, 59 Dr. Tabea Miriam Sturmheit: Seite 31
Leitung:
Alexej Vekslarski: Seite 104, 110, 112
Prof. Dr. rer. nat. habil. Charli Kruse
Fotolia ©merydolla: Seite 141 Frauke Symanowski: Titelseite, Seite 15, 17, 66
Die Beiträge wurden von den Mitarbeiterinnen
Julia Maria Klemens (geb. Mehnert):
und Mitarbeitern erstellt.
Seite 30, 34, 35, 37, 39, 86, 122 Janina Kier: Seite 31
Redaktion:
Michael Gerber: Seite 78 (Abb. 2)
Dr. Sandra Schumann
Miriam Voigt: Seite 42
Annabell Ringkewitz
Nicole Nissen: Seite 34 (Abb. 1)
Katharina Stoll
Sandra Charlotte Walter: Seite 49, 51
Jessica Barnewitz
Stephanie Freyher (geb. Frahm): Seite 72
IMAGEFILM Besuchen Sie uns auch auf unserer Webseite
Tim Becker: Seite 44 Konzeption und Gestaltung:
Jessica Barnewitz: Seite 2, 9, 10, 13, 21, 22, 28, 29, 33 (Abb.
Jessica Barnewitz
2+3), 40, 41, 52, 53, 58 (Abb. 4), 60, 62, 63, 64, 65, 69, 70,
Fraunhofer EMB, Medienproduktion
71, 72, 74, 74, 76, 77, 79, 84, 85, 91, 92, 93, 95, 96, 97, 99,
[email protected]
100, 102, 104, 107, 110, 112, 115, 117, 130, 133, 134, 135, 136, 137, 138, 139, 141, 143, 145, 147, 148
Druck: Schipplick & Winkler Printmedien GmbH
Bildquellen: Wenn nicht anders vermerkt / alle Abbildungen: © Fraunhofer EMB / Fraunhofer-Gesellschaft Grafiken: Jessica Barnewitz: Seite 19, 103, 128 Fraunhofer-Gesellschaft: Seite 126 Die Onlineausgabe unseres Jahresberichtes finden Sie unter:
130
www.emb.fraunhofer.de
131
FRAUNHOFER-EINRICHTUNG FÜR MARINE BIOTECHNOLOGIE EMB
NEUBAU
Reportage 132
133
N eubau - reportage
FORSCHUNGSMÖGLICHKEITEN Im Institutsneubau Dünenhof
Aquakulturanlagen Kleintier-MRT
WELLENBECKEN RÖNTGENMIKROSKOP
KRYOHALLE
FOYER
NEUBAU
LABORBEREICH
KONFERENZRAUM
KONFERENZRAUM
Aquaponics
3D-Prototyping
AQUARIEN Kreislaufanlage WASSERHOF
Druckkammer
135
N eubau - reportage
Umzug in eine neue Forschungslandschaft I m Dezember 2 0 1 4 hat d ie F raunhofer E M B d en I nstitutsneubau in L übec k bezogen . In einer zweijährigen Bauphase ist ein moderner, dreigeschossiger Institutsneubau auf einer Gesamtfläche von über 8.000 m2 (BGF: 8,292 m2) entstanden. Über 48 Firmen waren an dem Bau des Forschungsinstituts beteiligt. Die Herrichtung des Baugrundstücks erfolgte bereits im Oktober 2012. Für den Bau und die Erstausstattung wurden Fördermittel von Land, Bund und EU in Höhe von insgesamt 30 Millionen Euro bewilligt. Auf die Ausschreibung Ende 2010 haben sich über 30 Architekturbüros um den Bau des Institutsgebäudes der Fraunhofer EMB beworben. Fünf Architekturbüros kamen in die engere Wahl und präsentierten ihre Modelle und Skizzen. Im Rahmen eines VOF-Verfahrens wurde das Büro „Thomas Müller Ivan Reimann Gesellschaft von Architekten mbH“ aus Berlin beauftragt. S PAT E N S T I C H Am 20. Dezember 2012 setzte Schleswig-Holsteins Minister für Arbeit, Verkehr und Technologie Reinhard Meyer zusammen mit Fraunhofer-Vorstand Prof. Dr. Alfred Gossner sowie dem Einrichtungsleiter der Fraunhofer EMB Prof. Dr. Charli Kruse den Spatenstich für den Institutsneubau. Das Baugrundstück mit seiner optimalen Lage zwischen der Lübecker Fachhochschule, der Universität zu Lübeck und dem Universitätsklinikum Schleswig-Holstein befindet sich zentral im Wissenschafts- und Technologiepark Lübeck. RICHTFEST Am 30. September 2013 eröffneten Ministerpräsident Torsten Albig, Fraunhofer-Vorstand Prof. Dr. Alfred Gossner, Einrichtungsleiter Prof. Dr. Charli Kruse und der Architekt Thomas Müller feierlich das Richtfest im Hochschulstadtteil Lübeck. Anlässlich des neuen Forschungsstandortes der Fraunhofer EMB, der im Süden der Wirtschaftsregion Lübeck entstanden ist, versammelten sich über 100 geladene Gäste. Ministerpräsident Torsten Albig bediente den Kran, der den Richtkranz in Position brachte. Abschließend wurde ein Rundgang durch den Rohbau unternommen.
4
137
N eubau - reportage
2012-2014
INSTITUTSNEUBAU EINDRÜCKE VOM UMZUG DER FRAUNHOFER EMB
Mit Laboren, Geräten und Werkstätten ist die Fraunhofer EMB im Dezember 2014 in den Insti-
Im Dezember 2014 hat die EMBzwischen den Institutsneubau in LübeckLübeck bezogen. tutsneubau aufFraunhofer den Campus der Fachhochschule und der Universität zu Lübeck
gezogen. Damit hat sich die Forschungseinrichtung von 1500 m2 auf 5000 m2 vergrößert. In einer zweijährigen Bauphase ist ein EINZUG Am 15. Dezember 2014 ist die Fraunhofer EMB moderner, dreigeschossiger Institutsneubau mit 40 externen Umzugsfachkräften und 60 auf einer Gesamtfläche von über 8.000 m2 2 ) entstanden. Über 48 Firmen (BGF: 8,292 mBei der Fraunhofer in Einfamilienhauses. den einem Labor-Umzug stecktUmzugshelfern in einer Holzkiste der WertEMB eines Nur Speziawaren an dem Bau des Forschungsinstituts Mönkhofer Weg 239a gezogen. bekommen für so einen14.800 Umzug den Zuschlag. Nach einer öffentlichen Ausschreibung beteiligt. Die listen Herrichtung des Baugrundstücks Umzugsaufkleber wiesen 500 Umzugserfolgte bereits im Oktober 2012. kartons, 50 Aktenrollwagen, 100 Holzkisten wurde eine entsprechende Speditionsfirma im Sommer 2014 gefunden. sowie diversem Inventar ihren zukünftigen Für den Bau und die Erstausstattung wurden Platz im neuen Gebäude zu. Fördermittel von Land, Bund und EU in Höhe Eine „Umzugs-Task-Force“ vonRund insgesamt sechs Mitarbeitern der Fraunhofer EMB beschäftigte von insgesamt 30 Millionen Euro bewilligt. 65 Wissenschaftler und Ingenieure Auf die Ausschreibung 2010 haben Forschungsstudenten undmit Praktikanten sich mit derEnde Organisation und sowie Koordination des Umzugs; der Möblierung der neuen Räume, sich über 30 Architekturbüros um den Bau arbeiten im Forschungsinstitut der Fraunhofer mit der Planung der Bestandsmöbel und Kooperation der Gerätezuordnung des Institutsgebäudes der Fraunhofer EMB EMB in enger mit Partnern und aus Platzierung. Wochenlang beworben. Fünf Architekturbüros kamen wissenschaftlichen wurde geplant, gelistet, diskutiert und überlegt.Forschungseinrichtungen in die engere Wahl und präsentierten ihre und Kunden aus Industrie und Wirtschaft. wirdImnicht einfach sein, im Nachhinein auch alles wiederzufinden“ sagte die ArbeitsgrupModelle und „Es Skizzen. Rahmen eines VOFVerfahrens wurde das Büro „Thomas Müller Modern ausgestattete Labore, ein Lebensmitpenleiterin Frau Dr. Marina Gebert, „aber wir sind ein gutes Team und ergänzen uns sehr gut. Ivan Reimann Gesellschaft von Architekten teltechnikum sowie Biobanken und AquakulmbH“ aus Berlin beauftragt. turanlagen ermöglichen industrienahe Deswegen wissen wir, dass wir es schaffen werden“,die ergänzte die Assistentin des EinrichtungsForschung im Bereich der Lebenswissenleiters Katharina Stoll. Beide waren federführend für die Organisation und Durchführung des SPATENSTICH schaften. Zur technischen Neuausstattung Am 20. Dezember 2012 setzte Schleswig-Holdes Institutsneubaus gehören: ein RöntgenInstitutsumzugs verantwortlich. Vor dem Umzug wurde der Neubau bereits mit neuen Geräten steins Wirtschafts- und Technologieminister mikroskop, ein Kleintier-MRT sowie verschieundzusammen Möbeln bestückt. Reinhard Meyer mit Fraunhoferdene 3D-Drucker der neuesten Generationen, Vorstand Prof. Dr. Alfred Gossner sowie dem die bei der Entwicklung neuer Laborgeräte Leiter der Fraunhofer EMB Prof. Dr. Charli eingesetzt werden. 0 4 . 1 2für. 2 0 Institutsneubau. 1 4 - offizielle Ü bergabe d es N eubaus Kruse den Spatenstich den Das Baugrundstück mit seiner optimalen Lage Die Fraunhofer EMB entwickelt mit dem innoan d en E inrichtungsleiter P rof . Dr . C harli Kruse zwischen der Lübecker Fachhochschule, der vativen Equipment in den neuen Laboren Universität zu Lübeck und dem UniversitätsTechnologien, Verfahren und Instrumente klinikum Schleswig-Holstein befindet sich für verschiedene Geschäftsfelder der Life Um einen reibungslosen Umzug zu bewerkstelligen, wurde ein entsprechendes Handbuch vom zentral im Wissenschaftsund TechnologieScience-Branche. Die gesellschaftlichen Herpark Lübeck. Umzugs-Organisationsteam erstellt ausforderungen wie Gesundheit, und an alle MitarbeiterErnährung ausgegeben. Auf 21 Seiten stand und Nachhaltigkeit stehen dabei im Fokus. während des arbeiten Umzugsan zuneuen erledigen RICHTFEST beschrieben, was genau vor und Die Wissenschaftler Ver- ist. Jedem Arbeitsbereich Am 30. September 2013 eröffneten Ministerfahren zur industriellen und medizinischen wurde mind. ein Umzugsbeauftragter, auch als Ansprechpartner für die Mitarbeiter der Umzugspräsident Torsten Albig, Fraunhofer-Vorstand Nutzung und Verwertung von Zellen, entProf. Dr. Alfred Gossner, Einrichtungsleiter wickeln innovative Aquakultursysteme und firma, zugeteilt. Ein Umzugsleitsystem im Institutsneubau, das eigens für die Durchführung dieses Prof. Dr. Charli Kruse und der Architekt erproben die Verwertung aquatischer RohUmzugs erstellt wurde, ermöglichte eine Orientierung und zweifelsfreie IdentifizieThomas Müller feierlich das Richtfest im Hochstoffe für die eindeutige Lebensmitteltechnik. Mit dem schulstadtteilrung Lübeck. Anlässlich des neuen „Cryo-Brehm“ unterhält die Fraunhofer EMB der Zieladressen. Das neue Gebäude wurde in sieben Farben eingeteilt. Das Erdgeschoss Forschungsstandortes der Fraunhofer EMB, eines der größten Archive für Zellkulturen aus erhielt die FarbeLübeck Rot. Also bekamen die Mitarbeiter, die ihre zukünftigen Arbeitsbereiche der im Südenlinks der Wirtschaftsregion Wildtieren weltweit. entstanden ist, versammelten sich über 100 dort haben, rote Aufkleber, damit sie ihre Umzugsgüter bekleben und beschriften konnten. Jedes geladene Gäste. Ministerpräsident Torsten Albig bediente den Kran, der den Richtkranz „Umzugsgut“ wurde mit einem Zielaufkleber versehen. Dem Aufkleber konnte man entnehmen, in Position brachte. Abschließend wurde ein worum es sich unternommen. handelt, aus welchem Raum die Kiste, das Gerät oder das Möbelstück stammt und Rundgang durch den Rohbau wo es seinen neuen Platz im Gebäude finden soll.
6
N eubau - reportage
T ag 1 - M ontag , 1 5 . 1 2 . 2 0 1 4 Frau Dr. Gebert und Frau Stoll nahmen die rund 35 Mitarbeiter der Umzugsfirma in der PaulEhrlich-Str. 1-3 in Empfang und zeigten Ihnen die Räumlichkeiten der Auszugsfläche. Anschließend wurde das angestrebte Tagesziel mit den Mitarbeitern der EMB besprochen. Sieben Büros, drei Werkstatträume und die Zellkulturensammlung standen auf der Tages-Umzugsliste. Die Umzugsteams bestimmten ein Auszugs- und Einzugsteam. „So sind wir die ganze Zeit in Bewegung“, erklärte der Leiter der Umzugsfirma und definierte die Herausforderung: „Wir haben uns ein sehr ehrgeiziges Ziel gesetzt. Innerhalb von nur acht Tagen sollen 14.800 Geräte, Umzugskartons, Möbelstücke, Rollwagen, Aktencontainer und vieles mehr von insgesamt drei Standorten in nur einen Standort zusammengeführt werden“. Die Umzugsfirma verteilte Funkgeräte, sodass das Team für den Einzug permanent mit dem Team des Auszugs kommunizieren konnte. Die geringe Standortentfernung von nur 800 m ließ den Speditionsmitarbeitern pro LKW nicht viel Zeit für das Ein- und Ausladen der Gerätschaften. Zu den schwierigsten Aufgaben zählte zu Beginn der Woche der Umzug der tiefgefrorenen Zellkulturensammlung der Deutschen Zellbank für Wildtiere „Cryo-Brehm“. Die Deutsche Zellbank ist eines der modernsten Bioarchive weltweit. Es bewahrt in Form von vermehrbaren Zellkulturen von bedrohten Wildtieren biologische Informationen für unsere Nachkommen. Eine besondere Aufgabe war die Einhaltung der Kühlkette (-190 C°) nicht zu gefährden, da Temperaturschwankungen die Qualität der Proben massiv beeinträchtigen können. Außerdem mussten die Proben erschütterungsfrei transportiert werden, da Vibrationen die Proben sowie auch die Lagerbehälter hätten schädigen können. Genauso wichtig wie der erschütterungsfreie Transport waren die pünktliche Inbetriebnahme der Stickstoffanlage sowie die Aufnahme der Stickstoffversorgung im Neubau. Auch im Medizinischen Gesundheits Zentrum (MGZ) wurde der Umzug der Proben wochenlang vorbereitet und genauestens terminiert. Aufgrund der großen Stickstofftanks wurde extra die Fensterfront aus dem Erdgeschoss ausgebaut. Der Ausbau, Transport und Anschluss der Zelllagerbehälter verlief einwandfrei. Der Stickstofftank wurde mit einem Gabelhubwagen zum Neubau transportiert. Gegen 18:00 Uhr rollte - ein letztes Mal für diesen Tag - ein voll beladener LKW auf den Hof des Neubaus. „Am ersten Tag müssen sich die Speditionsmitarbeiter erst einmal zurechtfinden und die Teams müssen sich entsprechend einspielen. Insgesamt bin ich mit dem erreichten Tagesziel aber sehr zufrieden“, berichtete der Leiter des Umzugsunternehmens.
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N eubau - reportage
T ag 2 bis 4 , Dienstag - Donnerstag , 1 6 . - 1 8 . 1 2 . 2 0 1 4 Die Räume im MGZ leerten sich und die Flächen im Neubau der EMB füllten sich. Jeden Morgen gab es eine Frühbesprechung, in der die Tagesziele besprochen und anstehende Aufgaben verteilt wurden. Jeder Mitarbeiter musste mit anpacken, denn alle wollten das angestrebte Wochenziel, so kurz vor Weihnachten, erreichen. Ein weiteres Highlight war der Transport des Technikums für angewandte Lebensmittelforschung (TFAL). Dieses widmet sich der Erforschung verschiedener Stoffe aquatischen Ursprungs mit Verwendungspotential in der Lebensmittelwissenschaft. Der Forschungsrahmen umfasst z. B. Fischzellmehl, Proteine, Polysaccharide aus Makroalgen (mit unter anderem stabilisierenden oder emulgierenden Eigenschaften) sowie Produkte aus der Aquakultur. Auch beim TFAL war im Vorfeld eine Demontage durch Fachkräfte genau zu terminieren, da die Arbeiten der einzelnen Mitarbeiter durch den Umzug natürlich nicht zu lang unterbrochen werden konnten. Neben den schweren Geräten aus dem Lebensmitteltechnikum wurden in diesen Tagen auch einige sehr empfindliche Mikroskope und andere wissenschaftliche Laborgeräte transportiert, bei denen eine genaue und konzentrierte Arbeit aller Beteiligten von großer Bedeutung war. Bei dem Transport der 3D-Drucker war höchste Konzentration gefordert. Die höchst sensiblen Geräte mussten eigens mit einem sogenannten „Schockindikator-Aufkleber“ versehen werden. Dieser diente zur Markierung der Geräte, die nicht erschüttert werden durften und im Transportprotokoll einzeln aufgelistet waren. Die großen und schweren Gerätschaften aus der Experimentalküche sowie die 3D-Drucker stellten die Mitarbeiter der Umzugsfirma vor keine leichte Aufgabe, die sie abschließend aber mit Bravour meisterten. T ag 5 un d 6 , F reitag - S amstag , 1 9 . - 2 0 . 1 2 . 2 0 1 4 Endspurt! Nachdem dreiviertel des Umzugsgutes bereits in den Neubau eingebracht war, wurden nun die letzten Büros; das Equipment aus der Aquakulturhalle und die Aquarien aus dem MGZ, in die LKWs verladen. Der Ausbau und Transport der Aquarien bedurfte viel Einsatzbereitschaft und vor allem auch Kraft aller Beteiligten. Die schweren Glasgehäuse mussten vorsichtig abmontiert und mit großem Kraftaufwand erschütterungsfrei transportiert werden. Pünktlich zu Weihnachten richteten wir unsere Büros, Labore und Werkstätten im neuen Gebäude am Mönkhofer Weg 239a ein. Wir freuen uns auf die spannenden Forschungsmöglichkeiten in der neuen Forschungseinrichtung der Fraunhofer EMB.
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Fraunhofer Einrichtung für Marine Biotechnologie Neubau Lübeck 1.Obergeschoss Möblierungsplan M 1:100 Datum: 08.12.2014 Elke Hasch Fachberatung: Planung: M. Johanna Werner
INTERVIEW MIT DR. MArina Gebert A R B E I T S G R U P P E N L E I T E R in D E R A quatischen Z elltechnologie
Welche neuen Möglichkeiten bietet der Institutsneubau ihrem Forschungsbereich? „Die neuen Zellkulturlabore ermöglichen uns, die Kultivierung von Zellen aus aquatischen Organismen von den Arbeiten der anderen Gruppen, die sich mit Säugetieren beschäftigen, räumlich zu trennen. Diese räumliche Trennung ermöglicht es außerdem, Fischzellkulturen mit Viren zu infizieren und Impfstoffentwicklungen voranzutreiben, ohne dass die Gefahr von
INTERVIEW MIT DR. Ronny MArquardt A R B E I T S G R U P P E N L E I T E R D E R A qua k ultur
Kreuzkontaminationen besteht. Durch die umfangreichen neuen Möglichkeiten im Bereich der Kryokonservierung können wir neue Methoden für die tiefgekühlte Lagerung von Fischgameten
Welche neuen Möglichkeiten bietet der Institutsneubau ihrem
erproben und so Projekte zum Erhalt genetischer Ressourcen realisieren.
Forschungsbereich?
Hierzu benötigen wir natürlich auch eine entsprechende Anzahl von Fischen vor Ort, die im Neubau durch die großzügigen Möglichkeiten bei der Fischhaltung ohne Probleme untergebracht
„Gerade im Bereich der Aquakultur haben wir zahlreiche neue Möglichkeiten zur Aufzucht,
werden können. Eine unserer Kernkompetenzen, die Konzeption und Produktion von marinen
Fortpflanzung und Haltung von Fischen, Wirbellosen und auch Pflanzen bekommen, es sind
Polykulturen, konnten wir jetzt auch auf Süßwasser-Konzepte ausweiten, da wir in den neuen
verschiedene Kreislaufanlagen unterschiedlicher Haltungsvolumina installiert worden. Es kann
Gewächshäusern Fischzucht mit der Kultivierung von Landpflanzen in Form von Aquaponics-
sowohl im Versuchsmaßstab als auch im industriellen Maßstab geforscht werden. Und ein ganz
Anlagen kombinieren können.“
wesentlicher Vorteil sind die verbesserten Arbeitsbedingungen für die Mitarbeiter, die bisher doch unter zum Teil schwierigen Umständen für das Wohl der Fische verantwortlich waren.“
Welche neuen Geräte unterstützen die Forschung im Bereich der Aquatischen Zelltechnologie?
Welche neuen Geräte unterstützen die Forschung im Bereich der Aquakultur?
„Ein Themenschwerpunkt in unserer Arbeitsgruppe beschäftigt sich mit der Entwicklung neuer Lebensmittel und Futterstoffe aus aquatischen Ressourcen. Hier wurde eine ganze Palette
„Neben zahlreichen neuen Geräten zur Analytik haben wir z.B. vier überwachte Kleinkreislauf-
an neuen Geräten angeschafft, die es uns nun ermöglichen, im größeren Labormaßstab alle
anlagen à 3 x 500 l im Technikums-Maßstab zur Zucht und Haltung von benthischen und pelagi-
wichtigen Prozessschritte der Lebensmittelverarbeitung zu realisieren (z.B. Großraumro-
schen Salz- und Süßwasserorganismen anschaffen können, die diverse Betriebsmöglichkeiten vor
tationsverdampfer, Gefriertrocknungsanlage (10Kg/24h), Texture Analyser, Gärvollautomat mit
allem im Hinblick auf Polykulturen und integrierte multitrophische Aquakultur bieten. Weiterhin
Batchgröße 20-60 Liter, Hochdruckhomogenisator bis 2000 bar, Fermenter 10 l, etc.). Weiterhin
verfügen wir jetzt über Aquariensysteme von 70 bis 150 l mit bis zu 12 Becken und diversen
können in unserem Lebensmittel-Technikum nach Großküchenstandard Lebensmittel-Prototypen
Betriebsmöglichkeiten. Und neben einem Brandungssimulationsbecken mit Großaquariums-
zubereitet und verkostet werden, da wir eine Zulassung als Lebensmittelhersteller haben und
Wasseraufbereitung von ca. 27 m3 Volumen wurde eine integrierte multitrophische Aquakul-
nach HACCP Richtlinien arbeiten. Beispielsweise stehen hierfür folgende Geräte zur Verfügung:
turanlage zur gleichzeitigen Kultivierung verschiedener Kalt- und Warmwasserorganismen
Räucherschrank/-ofen, Cutter, Wolf, Zweibecken-Fritteuse, Grillplatte, Kombidämpfer, Vakuum-
installiert, die Haltungsvolumina von 10 m3 für Fische, 12 m3 für benthische Organismen, wie
maschine und Sous Vide.“
z.B. Muscheln, und ein 100 m3 Algen-Außenbecken (überdacht) bietet.“
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INTERVIEW MIT DR. MAtthias Brandenburger A R B E I T S G R U P P E N L E I T E R D E R Z ell d ifferenzierung
Welche neuen Möglichkeiten bietet der Institutsneubau ihrem Forschungsbereich?
INTERVIEW MIT DR. DANIEL H. RAPOPORT A R B E I T S G R U P P E N L E I T E R D E R Z E L LT E C H N O L O G I E
„Durch die starke Vergrößerung des Laborbereichs konnten wir unsere Arbeitsbereiche besser
Welche neuen Möglichkeiten bietet der Institutsneubau ihrem
strukturieren. Die moderne Ausstattung der Labore, bei der ein großer Wert auf Automatisierung
Forschungsbereich?
gelegt wurde, ermöglicht hervorragende Arbeitsbedingungen, die uns gerade in der Auftragsforschung Wettbewerbsfähigkeit garantieren.
„Wir haben ganz andere Möglichkeiten der Akquise, weil dieser Bau sehr viel repräsentativer
Zudem sind wir durch den neuen Standort nun in direkter Nachbarschaft zu den lokalen Hoch-
ist. Man hat sehr viel mehr Fläche für anspruchsvolle Versuche zur Verfügung, zum Beispiel mit
schulen und dem Universitätsklinikum. Jetzt können wir in kürzester Zeit unsere Kooperations-
Bioreaktoren – das war früher sehr limitiert, da konnte man immer nur einen Bioreaktor anwerfen.
partner in der Universität zu Lübeck, der Fachhhochschule Lübeck oder dem UKSH erreichen.
Jetzt können wir beliebig viele Bioreaktoren laufen lassen, so viele, wie wir haben - momentan
Gerade im Bereich der biomedizinischen Forschung, wenn wir Proben austauschen und uns zu
sind das acht.“
Besprechungen treffen, ist diese lokale Nähe besonders günstig. Ich bin mir sicher, dass uns dies in Zukunft auch bei gemeinsamen Forschungsprojekten zugutekommen wird.“
Welche neuen Geräte unterstützen die Forschung im Bereich der Zelltechnologie?
Welche neuen Geräte unterstützen die Forschung im Bereich der Zelldifferenzierung?
„Das herausragendste neue Gerät ist ein Röntgenmikroskop, damit können wir in Proben hinein sehen, und zwar mit zellulärer Auflösung – hier gibt es im Grunde kein Verfahren, was das kann.
„Besonders das Kleintier-MRT ist eine große Unterstützung für weitere Forschungsarbeiten. So
Auch undurchsichtige Proben kann man ansehen ohne die Proben zu zerstören, sie zu zerschnei-
interessiert uns beispielsweise das Verhalten von Stammzellen bei Zelltherapien. Mithilfe des
den oder sie besonders aufwendig anfärben zu müssen. Die Färbemethoden sind einfach, man
Kleintier-MRTs ließen sich glanduläre Stammzellen im Tierversuch zu verschiedenen Zeitpunkten
kann sie häufig auch ganz weglassen und man kann mit einer Auflösung von bis zu 700nm so ein
minimalinvasiv verfolgen, was Aussagen über Therapieerfolg und -sicherheit ermöglicht.
Probenvolumen dreidimensional abbilden – das ist das Besondere.
Darüber hinaus bietet das Kleintier-MRT auch die Möglichkeit In-vitro-Gewebe oder Probenmaterial organotypischer Testsysteme lebend zu messen. Dies ist für die Entwicklung von Tierversuchs-
Zudem haben wir einen Platereader, der um den Faktor 100 empfindlicher ist als der, den wir
ersatzmethoden von großem Vorteil, da die Proben durch die meisten Untersuchungsmethoden
früher hatten. Hiermit können wir empfindlichere Assays fahren und die Fluoreszenz von Zelllinien
zerstört werden.“
beobachten.“
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FRAUNHOFER-EINRICHTUNG FÜR MARINE BIOTECHNOLOGIE EMB
ENDE DER
NEUBAU
Reportage
