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Forschung und Dienstleistung in Chemie und Biotechnologie

Die naturwissenschaftliche Forschung am Institut für Chemie und Biotechnologie ist an der industriellen Praxis orientiert.

Unser Institut bringt gezielt Kompetenzen zusammen, die  in den konvergierenden Fachgebieten Chemie, Biologie und Technik immer stärker zusammenwirken müssen. Dabei fokussieren wir auf die Anliegen von KMUs und Industriebetrieben in der Pharma-, Chemie- und Umweltbranche.

Schwerpunkte

Sustainable Solutions

Wir gestalten und optimieren biotechnologische, biokatalytische und chemische Produktionsprozesse, Anlagen und Verfahren. Diese wenden wir für Produkte aus der pharmazeutischen und chemischen Industrie an und setzen auf Lösungen in Automatisierung und Digitalisierung. Wir entwickeln biotechnologische Methoden weiter, die Rohstoffe und Energie nachhaltig nutzen, verwerten und Kreisläufen zuführen.

Pharma Innovation

Wir erforschen und entwickeln innovative Therapeutika, die auf kleinen Molekülen, rekombinanten Proteinen oder Zellen basieren. Dabei decken wir den Workflow vom therapeutischen Zielprotein, über die Wirkstofffindung und Pharmakologie, bis hin zur Formulierung ab. Wir entwickeln neue Wege zur Herstellung von Gewebemodellen für Testung, Diagnostik und Therapie.

Detection and Diagnostics

Für den Nachweis von Stoffen wenden wir  instrumentell-analytische und bioanalytische Methoden und Technologien an und entwickeln sie weiter. Diese setzen wir im Umwelt- und Lebensmittelbereich oder online zur Prozessüberwachung in den Life Sciences ein. Mit neuen Methoden in der Labordiagnostik tragen wir zu einer sicheren und effizienten Gesundheitsversorgung bei.

Smart Materials

Wir kreieren nanostrukturierte und funktionelle Materialien mit spezifischen Eigenschaften. Diese wenden wir in verschiedenen Bereichen der Life Science an, von der Filtration bis zu Gewebekulturen. Die Metrohm-Stiftungsprofessur ermöglicht ein vertieftes, auf Kompetenzaufbau ausgerichtetes Forschen unabhängig von zeitlich beschränkten Projekten im Bereich neue Materialien und funktionelle Oberflächen.

Referenzprojekte

Entwicklung einer Technologieplattform für die skalierbare Produktion von therapeutisch relevanten Stammzellen
Es besteht ein enormer Bedarf an mesenchymalen Stammzellen für die Therapie degenerativer Erkrankungen. Die benötigten Mengen können in der entsprechenden Qualität nicht durch die aktuellen Produktionen in Wannenstapeln bereitgestellt werden.  Zusammen mit einem Industriepartner entwickelte die Fachstelle Bioverfahrens- und Zellkulturtechnik eine auf Microcarriern und gerührten Single-Use-Bioreaktoren basierende Technologieplattform für die kontrollierte Massenproduktion von humanen mesenchymalen Stammzellen aus dem Fettgewebe (hADSCs) und Knochenmark (hBM-MSCs). Auf der Basis von Suspendieruntersuchungen und numerischen Strömungssimulationen (Computational Fluid Dynamics, CFD) wurden die maximal tolerierbaren Scherbelastungen der Zellen im Millilitermasstab bestimmt. Anschliessend gelang die Prozessübertragung auf den Benchtop (2 L Arbeitsvolumen) - und Pilotmassstab (50 L Arbeitsvolumen), wobei maximale Expansionsfaktoren von 50 innerhalb von 7 Tagen bei Beibehaltung der Stammzellqualität erreicht wurden.

Projektleitung: Prof. Dr. Regine Eibl

Culture Collection of Switzerland AG, ein Spin-off Unternehmen der Fachstelle Mikrobiologie & Molekularbiologie
Mikrobielle Stämme bieten aufgrund ihrer vielfältigen Stoffwechselleistungen ein enormes Potential in der Biotechnologie zur Herstellung von neuen Wirkstoffen, Enzymen, Proteinen, bioaktiven Verbindungen und Biopolymeren. Mikroorganismen sind ubiquitär und kommen auch an extremen Standorten wie heissen Quellen, Sandwüsten, Gletschern und im Toten Meer vor. Eine Vielfalt an ökologischen Nischen ist von Mikroorganismen besetzt. Diese Biodiversität und die breiten Fähigkeiten der Mikroorganismen gilt es zu erforschen und praktisch zu nutzen. Mit der nationalen Stammsammlung der Schweiz, der Culture Collection of Switzerland (www.ccos.ch) ist an der ZHAW und der Gründerorganisation grow in Wädenswil ein Unternehmen angesiedelt, welches biologische Materialien zusammenträgt, charakterisiert und der Forschung und Entwicklung öffentlich zugänglich macht. Die CCOS hat eine Reihe interessanter Stämme, die im Bereich der Biokatalyse, der Bekämpfung pathogener Bakterien und Pilze, in der Klinik, Diagnostik und Fermentation besondere Eigenschaften besitzen. Die CCOS hält sich an die Umsetzung des Nagoya-Protokolls und gehört Organisationen wie der «European Culture Collection's Organisation», der «World Federation for Culture Collection» und der «Swiss Biotech Association» (SBA) an.

Projektleitung: Prof. Dr. Martin Sievers

Innovation in Biocatalysis: A toolbox for sustainable bio-based production
 «Innovation in Biocatalysis: A toolbox for sustainable bio-based production» is a program supported by project contributions from the Swiss Higher Education Council. The project is led by the Competence Center for Biocatalysis (CCBIO) located at the University of Applied Sciences in Wädenswil (ZHAW). The goal of the program is to create a network for dynamic and innovative biocatalysis in Switzerland by facilitating the development of transdisciplinary expertise between the fields of chemistry, biotechnology, micro- and molecular biology and engineering as well as by complementing the currently existing curriculum at tertiary level with classes and practical courses in biocatalysis. From the perspective of applied research, new transdisciplinary concepts will be developed which should serve integration of biocatalytic and chemical processes for the sustainable production of added-value chemicals. In addition to developing methods and applications, educational content for the tertiary level will be adapted to incorporate the bio-based technology shift; economic and social implications will also be examined and communicated within the community and to a larger audience.

Projektleitung: Prof. Dr. Rebecca Buller

Discovery of an activity modulating humanized antibody towards a voltage-gated sodium channel for the therapy of chronic severe pain
Das Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines neuen und innovativen, auf Antikörpern basierenden Medikamentes zur Behandlung von starken chronischen Schmerzen. Das erwartete Produkt soll spezifisch die Schmerzempfindung blockieren ohne die Nebeneffekte der bisher erhältlichen Schmerzmittel.
Um dies zu erreichen, wird die bahnbrechende Antikörper-Technologie der Firma Numab angewendet in Kombination mit der Expertise der Fachgruppe Zellbiologie (Institut für Biotechnologie) und der Fachstelle Biochemie des Instituts für Chemie und Biologische Chemie.
Die im ersten Teil des Projektes entwickelten Methoden können synergistisch für die Entwicklung eines weiteren Antikörpers verwendet werden, welcher spezifisch metastasierende Formen von Brustkrebs detektiert.

Projektleitung: Prof. Dr. Jack Rohrer

Studentische Arbeiten Biotechnologie

Studentische Arbeiten Chemie