Institute for Biochemical Engineering (IBVT)Allmandring 31, 70569 Stuttgart, Germanywww.ibvt.uni-stuttgart.de

Vertiefungsmodul Bioverfahrenstechnik

Prof. Dr. Ralf Takors

Institut für Bioverfahrenstechnik

Universität StuttgartAllmandring 31, 70569 Stuttgart; GermanyTel: +49-711-685-64535, Fax: +49-711-685-65164

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Vorstellung BioVT Vertiefung

Prof. Dr. Ralf Takors

2 Takors, Vorstellung BioVT Vertiefung

Industrielle Biotechnologie: Marktvolumen Ausblick 2017

Festel, G. Industrial Biotechnology (2010), 4, 88-94

Biotech Umsätze werden 15.4% der chemischen Umsätze erreichen.

• höchste (absolute) Biotech Umsätze: Chemie • wichtigstes Biotech Subsegment: aktive Pharmastoffe, Polymere, Faserstoffe

3 Takors, Biochemical Engineering, Chapter 1 For personal use only, no copying

Produkte der Weißen Biotechnologie – Beispiel: Grundstoffe

Straathof Chem Rev 2014

4 Takors, Vorstellung BioVT Vertiefung

Rote Biotechnologie

• monoclonal antibodies (mAB)• hormones• growth factors• fusion proteins• cytokines• blood factors• therapeutic enzymes• recombinant vaccines• anti-coagulants

Nine Mayor Product ClassesAggarwal, Nature Biotechnol. (2012)

5 Takors, Vorstellung BioVT Vertiefung

Trends bei den BiopharmazeutikaWalsh, Nature Biotechnol., 2014

6 Takors, Vorstellung BioVT Vertiefung

Kleine Auswahl von Unternehmen mit Biotech Produktion …

18.10.2016

7 Takors, Vorstellung BioVT Vertiefung

7 Takors, Intro Symposium, 14.10.2011

Aufbau der Vertiefungsrichtung

Pflicht

8 Takors, Vorstellung BioVT Vertiefung

8 Takors, Intro Symposium, 14.10.2011

Bioanalytik II (112310000, Jendrossek)

Modul: 24770 Biochemische Analytik - optional

9 Takors, Vorstellung BioVT Vertiefung

Inhalt und Ziel der Vorlesung

Die Vorlesung richtet sich vorrangig an Studenten/innen der Fachrichtung Technische Biologieoder Verfahrenstechnik. Sie vermittelt einen Überblick über die Methoden und Apparate, diehäufig zur Aufarbeitung von Produkten aus biotechnologischen Prozessen eingesetzt werden.Es werden die jeweils zugrunde liegenden Trennmechanismen aufgezeigt und einfacheModelle für deren Beschreibung vorgestellt.

Anhand einfacher Beispielaufgaben sollen die Lerninhalte vertieft werden.

Am Ende der Vorlesung soll der/die Student/in einen Überblick über üblicheAufarbeitungsansätze besitzen und diese vereinfacht, quantitativ auslegen können. DiesesWissen sollen ihn/sie in die Lage versetzen, den spezifischen Anwendungsfall z.B. imindustriellen Umfeld mit dem dort vorhandenen speziellen Knowhow umsetzen zu können.

Modul 18200 Bioproduktaufarbeitung (Pflicht)

10 Takors, Vorstellung BioVT Vertiefung

1 – Typical Downstream Scenario

In situ cellinactivation

biosuspension

Solid / liquid separation

celldisruption

Productconcentration

Productpurification

ProductDrying, packaging

• heating• chemical treatment

• sedimentation• centrifugation• filtration

• destillation• extraction• precipitation

• extraction• chromatography

• crystallization• drying

Chapter 2

Chapter 3

Chapter 4

Chapter 5

Chapter 6

11 Takors, Vorstellung BioVT Vertiefung

revisiting basics of (biochemical) reaction kinetics (Chapter 1)

Non-structured reaction models:

basics of non-structured microbial models (Chapter 2)

analysis of population dynamics (Chapter 3)

Structured metabolic models:

Modelling metabolism dynamics (Chapter 4)

Metabolic Control Analysis (Chapter 5)

Transcriptional models:

Modelling gene expression (Chapter 6)

Signal transduction:

Introduction into signal transduction (Chapter 7)

Modul 18210 Bioreaktionstechnik (Pflicht)

12 Takors, Vorstellung BioVT Vertiefung

2 – Testing the LinLog Approach III Artificial Model – Perturbation Results

Visser and Heijnen, 2003

13 Takors, Vorstellung BioVT Vertiefung

Modul 18220 Einführung in die Gentechnik (‘Pflicht’)

14 Takors, Vorstellung BioVT Vertiefung

Modul 24800: Industrielle Biotechnologie und Biokatalyse

15 Takors, Vorstellung BioVT Vertiefung

Modul 18190 Prinzipien der Stoffwechselregulation

16 Takors, Vorstellung BioVT Vertiefung

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Inhalt: Prinzipien der Stoffwechselregulation

17 Takors, Vorstellung BioVT Vertiefung

17 Takors, Intro Symposium, 14.10.2011

Modul 18230 Laborpraktikum Bioverfahrenstechnik

18 Takors, Vorstellung BioVT Vertiefung

18 Takors, Intro Symposium, 14.10.2011

Wintersemester !!!

Modul 13690 Metabolic Engineering

19 Takors, Vorstellung BioVT Vertiefung

Goals of the Lecture Metabolic Engineering

You will learn• what metabolic engineering is about (history, goals etc.)• what data are used and needed• what tools are applied• how to apply software-based tools for steady-state systems analysis

After the lecture you will be able to perform (simple)• topology analysis• non-labelled metabolic flux analysis• labeled metabolic flux analysis (given a short example)

Note: This lecture will be restricted to steady-state applications of metabolic engineering. Tools for dynamic analysis will be presented in the lecture ‚Bioreaktionstechnik‘.

20 Takors, Vorstellung BioVT Vertiefung

Introduction (Chapter 1)

Revisiting Microbial Metabolism Basics (Chapter 2)

Metabolic Networks (Chapter 3)

Topology Analysis / Exercises (Chapter 4)

Strategies for Target Identification (Chapter 5)

Non-Labelled Metabolic Flux Analysis / Exercises (Chapter 6)

Labelled Metabolic Flux Analysis / Exercises (Chapter 7)

Tools & Outlook (Chapter 8)

Contents of Metabolic Engineering Lecture

21 Takors, Vorstellung BioVT Vertiefung

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22 Takors, Vorstellung BioVT Vertiefung

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