Biokatalyse-Dienstleistungen

Anfrage

Die Biokatalyse hat sich als wegweisende Technologie für eine nachhaltige chemische Synthese, die pharmazeutische Herstellung und die industrielle Biotechnologie etabliert. Creative Enzymes bietet umfassende Biokatalyse-Services, die den gesamten Lebenszyklus der Biokatalysatorentwicklung abdecken – von der Substratauswahl und Enzym-Discovery über das Design von Reaktionsrouten bis hin zur Entwicklung großtechnischer Prozesse. Auf Basis fundierter Expertise in Molekularbiologie, Protein-Engineering, Metabolic Engineering und industrieller Prozessentwicklung unterstützen wir unsere Kunden bei der Konzeption effizienter, robuster und skalierbarer biokatalytischer Systeme, die präzise auf anwendungsspezifische Anforderungen zugeschnitten sind. Unsere integrierte Plattform ermöglicht die Entwicklung enzymatischer und mikrobieller Katalysatoren mit hoher Selektivität, verbesserten Ausbeuten, reduzierter Umweltbelastung und kosteneffizienter Produktion. Durch enge Zusammenarbeit mit akademischen Partnern und Industrie-Stakeholdern liefert Creative Enzymes innovative, verlässliche und maßgeschneiderte Biokatalyse-Lösungen, die die Brücke zwischen Laborforschung und industrieller Fertigung schlagen – und sowohl frühe Machbarkeitsstudien als auch die Implementierung im kommerziellen Maßstab unterstützen.

Hintergrund: Die Rolle der Biokatalyse in der Grünen Chemie und der industriellen Biotechnologie

Biologische Katalysatoren umfassen Enzyme und Ganzzell-Systeme

Biokatalyse bezeichnet den Einsatz natürlicher oder gentechnisch optimierter biologischer Katalysatoren – wie Enzymen oder Ganzzell-Systemen – zur Beschleunigung chemischer Reaktionen mit hoher Spezifität und Effizienz. Da Industrien zunehmend nachhaltige Alternativen zur klassischen chemischen Katalyse suchen, gewinnt die Biokatalyse aufgrund ihrer inhärenten Vorteile erheblich an Bedeutung, darunter milde Reaktionsbedingungen, geringerer Energiebedarf, minimale Nebenproduktbildung und eine verbesserte Umweltverträglichkeit.

Natürliche Biokatalysatoren, einschließlich Enzymen aus Mikroorganismen, Pflanzen oder Tieren, weisen bemerkenswerte katalytische Eigenschaften auf. Ihre direkte Anwendung in industriellen Prozessen ist jedoch häufig mit Herausforderungen hinsichtlich Substratbreite, katalytischer Effizienz, Betriebsstabilität und Skalierbarkeit verbunden. Zudem unterscheiden sich biologische Katalysatoren grundlegend von konventionellen chemischen Katalysatoren und erfordern spezialisierte Strategien für Discovery, Optimierung und Integration in Produktionsabläufe.

Die Entwicklung eines funktionalen und zuverlässigen biokatalytischen Systems geht über die Identifizierung eines aktiven Enzyms hinaus. Erforderlich ist ein systematisches Engineering auf mehreren Ebenen, einschließlich Substratkompatibilität, Optimierung des katalytischen Mechanismus, Genexpression, Enzymstabilität, Design von Reaktionswegen sowie Prozess-Skalierung. In vielen Fällen hängt eine erfolgreiche Implementierung zudem von der Integration von Prinzipien der Molekularbiologie, des Protein-Engineerings, der Systembiologie und des Chemieingenieurwesens ab.

Creative Enzymes verfügt seit langem über nachgewiesene Expertise und Zuverlässigkeit in der Entwicklung und Etablierung biokatalytischer Systeme. Wir bieten Produkte, Dienstleistungen und Beratung für jeden Schritt der Biokatalysatorentwicklung – einschließlich Design, Modifikation, Expression, Aufreinigung, Herstellung und Validierung enzymatischer oder mikrobieller Systeme zur Katalyse gewünschter Reaktionen. Durch die Kombination tiefgehender wissenschaftlicher Kompetenz mit praktischer Industrieerfahrung unterstützen wir Kunden dabei, technische Hürden zu überwinden und den Übergang vom Konzept zur kommerziellen Anwendung zu beschleunigen.

Industrielle Biokatalyse heute und morgen Abbildung 1 Der Biokatalyse-Zyklus. (Schmid et al., 2001)

Was wir anbieten: Umfassendes und maßgeschneidertes Biokatalyse-Serviceportfolio

Creative Enzymes bietet ein vollständiges Spektrum an Biokatalyse-Services, das Projekte in allen Entwicklungsphasen unterstützt. Unsere Leistungen sind modular, flexibel und vollständig anpassbar, um spezifische technische und kommerzielle Zielsetzungen zu erfüllen.

Unsere hervorgehobenen Plattformen

Substratauswahl & -modifikation für Biokatalysatoren Wir bewerten Substratbreite, Bindungsmodi und Reaktionskompatibilität mittels experimenteller Assays und computergestützter Modellierung. Kofaktoren, Additive und Reaktionsumgebungen werden systematisch optimiert, um katalytische Effizienz und Stabilität zu erhöhen.	Substratprofilierung für Biokatalysatoren	Anfrage
	Computergestützte Modellierung von Biokatalysator–Substrat-Interaktionen
	Auswahl und Modifikation von Kofaktoren für die Biokatalyse
Charakterisierung von Biokatalysatoren Unsere Charakterisierungsleistungen umfassen katalytische Assays, die Bestimmung kinetischer Parameter sowie mechanistische Studien. Diese Daten liefern entscheidende Einblicke in das Enzymverhalten und steuern nachfolgende Engineering-Strategien.	Assays zur katalytischen Aktivität und Kinetik von Biokatalysatoren	Anfrage
	Mechanistische Modellierung und Untersuchung von Biokatalysatoren
Gen-Discovery & Expression von Biokatalysatoren Wir identifizieren neuartige Biokatalysatoren durch Naturprobenahme und bioinformatikgestütztes Gene Mining. Codon-Optimierung und Engineering von Expressionssystemen gewährleisten eine robuste und skalierbare Produktion funktioneller Enzyme.	Naturbasierte Probenahme und Screening von Biokatalysatoren	Anfrage
	Codon-Optimierung von Biokatalysatoren
Biokatalysator-Engineering Mittels rationalem Design, gerichteter Evolution und Immobilisierungstechniken passen wir Biokatalysatoren hinsichtlich Aktivität, Selektivität, Stabilität und Betriebslebensdauer an. Für komplexe Transformationen werden Multi-Enzym- und Ganzzell-Systeme entwickelt.	Rationales Design von Biokatalysatoren	Anfrage
	Kontinuierliche gerichtete Evolution von Biokatalysatoren
	Immobilisierung und Modifikation von Biokatalysatoren
	Multi-Enzym-Kaskadenreaktionssysteme
	Ganzzell-Biokatalysatoren
Entwicklung biokatalytischer Reaktionsrouten Wir konzipieren und optimieren biokatalytische Reaktionswege mittels metabolischer Flussanalyse, Pathway Engineering und Genome-Editing-Tools, um eine effiziente Umwandlung von Substraten in Zielprodukte zu ermöglichen.	Metabolische Flussanalyse für biokatalytische Systeme	Anfrage
	Design synthetischer Stoffwechselwege für die Biokatalyse
	Genome Engineering zur Optimierung biokatalytischer Stoffwechselwege
	Integriertes Metabolic Pathway Engineering für die Biokatalyse
Entwicklung von Herstellprozessen für Biokatalysatoren & Beratung Unsere Prozessentwicklungsleistungen adressieren Upstream- und Downstream-Aspekte, einschließlich Fermentationsoptimierung, Aufreinigungsstrategien und Scale-up. Beratungsleistungen gewährleisten einen reibungslosen Transfer vom Labor in die industrielle Produktion.	Prozessoptimierung für die Herstellung von Biokatalysatoren	Anfrage
	Scale-up von Herstellprozessen für Biokatalysatoren

Workflow der Biokatalyse-Services

Kontaktieren Sie unser Team

Warum wir

End-to-End-Kompetenzen

Umfassende Abdeckung von der Discovery bis zur Implementierung im industriellen Maßstab.

Interdisziplinäre Expertise

Integriertes Know-how in Molekularbiologie, Protein-Engineering, Metabolic Engineering und Prozessentwicklung.

Maßgeschneiderte und flexible Lösungen

Vollständig kundenspezifische Leistungen, ausgerichtet an konkreten technischen und kommerziellen Zielen.

Nachhaltigkeitsgetriebenes Design

Fokus auf umweltfreundliche Reagenzien, Lösungsmittel und Prozesse.

Starke akademische und industrielle Partnerschaften

Zugang zu modernsten Technologien und objektive Auswahl geeigneter Lösungsansätze.

Bewährte Zuverlässigkeit und Effizienz

Verkürzte Entwicklungszeiten, minimierte Nebenprodukte sowie optimierte Ausbeuten und Selektivität.

Case Studies: Repräsentative Anwendungen unserer Biokatalyse-Services

Fall 1: Kaskadenkatalyse in Membranen mit Enzymimmobilisierung zur Multi-Enzym-Umwandlung von CO₂ zu Methanol

Die Co-Immobilisierung mehrerer Enzyme ist für mehrstufige Biokonversionen von hohem Nutzen, beispielsweise für die Umwandlung von CO₂ zu Methanol. Diese Studie zeigt, dass drei Enzyme – Formiatdehydrogenase (FDH), Formaldehyddehydrogenase (FaldDH) und Alkoholdehydrogenase (ADH) – auf flachen polymeren Membranen mittels einfacher, lösungsmittelfreier, druckgetriebener Filtration immobilisiert werden können. Sowohl Co-Immobilisierung als auch sequentielle Immobilisierung erhielten die volle Enzymaktivität bei vergleichbaren katalytischen Effizienzen, wobei der durch FaldDH katalysierte Schritt den Engpass der Kaskade darstellte. Die sequentielle Immobilisierung ermöglicht die Optimierung der Bedingungen jedes einzelnen Schritts und reduziert Diffusionslimitierungen. Diese Methode bietet einen grünen, effizienten Ansatz für multi-enzymatische Kaskaden und identifiziert Strategien zur Überwindung von Engpässen bei der CO₂-zu-Methanol-Konversion.

Bewertung eines enzymatischen Membranreaktors (EMR) mit freien und immobilisierten Enzymen Abbildung 2. (a) Methanolproduktion bei unterschiedlichen NADH-Konzentrationen mit freien und immobilisierten Enzymen und (b) mit Recycling und Wiederverwendung freier und immobilisierter Enzyme (NADH = 10 mM). Reaktionszeit = 30 min. Enzym- und NADH-Konzentrationen waren für freie und immobilisierte Enzymsysteme identisch. (Luo et al., 2015)

Fall 2: Ganzzell-Biokatalysatoren für die Biodiesel-Kraftstoffproduktion

Biodiesel (BDF), bestehend aus Fettsäurealkylestern, ist eine nachhaltige Alternative zu konventionellem Diesel. Während die alkalische Katalyse die kommerzielle Produktion dominiert, bietet die enzymatische Umesterung Vorteile wie weniger Prozessschritte und eine erleichterte Glycerinabtrennung. Die zentrale Herausforderung sind die hohen Kosten von Lipase-Enzymen, die die kommerzielle Umsetzbarkeit begrenzen. Zur Lösung wurden Strategien wie die Immobilisierung von Pilzmyzel auf Biomasse-Trägerpartikeln (BSPs) sowie die Expression von Lipasen auf Hefezelloberflächen entwickelt. Diese Ansätze erzeugen Ganzzell-Biokatalysatoren, die enzymbezogene Kosten senken und die enzymatische Biodieselproduktion für industrielle Anwendungen praktikabler machen.

Einsatz einer Hefeganzzelle als Ganzzell-Biokatalysator für die Biodiesel-Kraftstoffproduktion Abbildung 3. Schematische Darstellung eines Hefeganzzell-Biokatalysators, der ROL über einen FOL1-Anker präsentiert. In diesem Lipase-Display-System wurde der N-Terminus von ROL einschließlich einer Pro-Sequenz (Pro-ROL) mit der Flokulations-Funktionsdomäne von FLOp fusioniert, einem lectinähnlichen Zellwandprotein der Hefe. (Fukuda et al., 2008)

FAQs: Häufig gestellte Fragen zu Biokatalyse-Services

F: Welche Branchen können von Biokatalyse-Services profitieren?

A: Biokatalyse-Services sind breit anwendbar in Branchen, die effiziente, selektive und nachhaltige chemische Transformationen benötigen. Typische Anwendungsfelder sind Pharmazeutika und Biopharmazeutika, Fein- und Spezialchemikalien, Agrochemikalien, Lebensmittel- und Futtermittelzutaten, biobasierte Materialien, Aromen und Duftstoffe sowie Biokraftstoffe. Sowohl F&E-Organisationen als auch industrielle Hersteller profitieren von biokatalytischen Lösungen.
F: Kann Biokatalyse die traditionelle chemische Katalyse ersetzen?

A: In vielen Fällen kann Biokatalyse die traditionelle chemische Katalyse teilweise oder vollständig ersetzen, da sie höhere Selektivität, mildere Reaktionsbedingungen und eine geringere Umweltbelastung bietet. Biokatalyse ist jedoch nicht immer ein direkter Ersatz. Hybridprozesse, die biokatalytische und chemische Schritte kombinieren, werden häufig eingesetzt, um optimale Performance, Kosteneffizienz und Skalierbarkeit zu erreichen.
F: Wie anpassbar sind Ihre Biokatalyse-Services?

A: Unsere Biokatalyse-Services sind vollständig modular und anpassbar. Kunden können uns für eine einzelne technische Aufgabe – etwa Enzym-Screening oder Pathway-Optimierung – oder für eine umfassende End-to-End-Entwicklung von Discovery über Engineering bis zum Prozess-Scale-up beauftragen. Leistungsumfang, Zeitpläne und Deliverables werden entsprechend den spezifischen Projektzielen und Entwicklungsphasen definiert.
F: Unterstützen Sie Scale-up und industrielle Implementierung biokatalytischer Prozesse?

A: Ja. Zusätzlich zur Entwicklung im Labormaßstab bieten wir Prozessoptimierung, Scale-up-Unterstützung und technische Beratung für die Implementierung im Pilot- und Industriemaßstab. Unser Team berücksichtigt Upstream-Produktion, Downstream Processing, Betriebsstabilität und Kosteneffizienz, um einen reibungslosen Technologietransfer in Produktionsumgebungen zu ermöglichen.
F: Wie stellen Sie Datenvertraulichkeit und den Schutz geistigen Eigentums sicher?

A: Alle Projekte werden unter strengen Vertraulichkeitsvereinbarungen durchgeführt. Eigentumsrechte an geistigem Eigentum, Datennutzung sowie Publikationsrechte werden zu Beginn jeder Zusammenarbeit eindeutig festgelegt, um die Anforderungen des Kunden und interne IP-Strategien konsistent abzubilden.
F: Wie kann ein Biokatalyse-Projekt initiiert werden?

A: Projekte beginnen typischerweise mit einer technischen Beratung, um Zielreaktionen, Leistungsanforderungen, Zeitpläne sowie regulatorische oder herstellungstechnische Rahmenbedingungen zu besprechen. Auf Basis dieser Abstimmung schlagen wir eine maßgeschneiderte Entwicklungsstrategie und einen Serviceplan vor, um das Projekt effizient voranzutreiben.

Literatur:

Fukuda H, Hama S, Tamalampudi S, Noda H. Whole-cell biocatalysts for biodiesel fuel production. Trends in Biotechnology. 2008;26(12):668-673. doi:10.1016/j.tibtech.2008.08.001
Luo J, Meyer AS, Mateiu RV, Pinelo M. Cascade catalysis in membranes with enzyme immobilization for multi-enzymatic conversion of CO₂ to methanol. New Biotechnology. 2015;32(3):319-327. doi:10.1016/j.nbt.2015.02.006
Schmid A, Dordick JS, Hauer B, Kiener A, Wubbolts M, Witholt B. Industrial biocatalysis today and tomorrow. Nature. 2001;409(6817):258-268. doi:10.1038/35051736

Vorname:

Nachname:

E-Mail *

Telefonnummer:

Unternehmen/Institution:

Land oder Region:

Menge:

Dienstleistungen & Produkte von Interessierten *

Projektbeschreibung:

Nur für Forschungs- und Industriezwecke. Nicht für den persönlichen Gebrauch bestimmt. Bestimmte Produkte in Lebensmittelqualität eignen sich für die Formulierungsentwicklung in Lebensmitteln und verwandten Anwendungen.

Dienstleistungen

Online-Anfrage