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Prozessintensivierung der rekombinanten Herstellung und neuartigen membranbasierten Aufreinigung eines Elastin-Like-Polypeptid gekoppelten antimikrobiellen Peptids

Um das volle Potential neuer Prozesse zur rekombinanten Herstellung und Aufreinigung antimikrobieller Peptide (AMPs) ausschöpfen zu können, müssen diese von Grund auf entworfen werden. Die Prozessintensivierung eines solchen alternativen Produktions- und Aufreinigungsprozesses war das Ziel dieser Arbeit. Ein chemisch definiertes Minimalmedium für zur rekombinante Proteinproduktion eines AMPs in E. coli wurde entwickelt. Der Einsatz eines E. coli-Stammes mit veränderten Redoxbedingungen im Cytosol erforderte die Entwicklung eines maßgeschneiderten Mediums mit erhöhtem Eisenanteil (M9i). Mit diesem M9i-Medium und der Etablierung einer C-Quellen limitierten Fed-Batch-Strategie konnte für E. coli Rosetta-gami™ B(DE3)pLysS erstmals das Wachstum in die Hochzelldichte gezeigt werden. Die Design-of-Experiments gestützte Anpassung der Induktionsparameter führte zu einer 208-fachen Steigerung des Produkttiters, im Vergleich zum Ausgangsprozess (Batch-Prozess im LB-Komplexmedium). Mit dem kombinierten Scale-up Kriterium der konstanten Gelöstsauerstoffkonzentration und der übereinstimmenden volumetrischen Energieeinträge an den Grenzen der Rührerkaskade konnte eine erfolgreiche Methode zur Maßstabsübertragung präsentiert werden. Der erfolgreiche Einsatz von selbst agglomerierenden Elastin-Like-Polypeptid (ELP) Tags, in Kombination mit keramischen Mikrofiltrationsmembranen zur Aufreinigung konnte gezeigt werden. Eine Kombination aus Rückspülung und mechanischer Zerstörung der Deckschicht konnte erfolgreich benutzt werden, um dem Hauptverblockungsmechanismus während der Filtration entgegen zu wirken.