Ausgewählte Projekte

Schnelle Diagnose von Pflanzenpathogenen in der Landwirtschaft mittels Antikörper-basierter Technologien (AgroGuard)

© Foto Max Schubert/Fraunhofer IME

Pflanzenpathogene verursachen weltweilt erhebliche Ertragsverluste (>20%) in den wichtigsten Nutzpflanzen wie Reis und Mais. Die derzeitig existierenden Maßnahmen zur Prävention von Pflanzenkrankheiten und Gegenmaßnahmen sind aufwendig und kostspielig. Insbesondere in Gebieten mit hoher Luftfeuchtigkeit, die ideale Wetterbedingungen zur Ausbreitung von Pflanzenpathogenen bieten, ist die Anwendung von Pestiziden und Fungiziden unumgänglich und stellt einen erheblichen finanziellen Anteil an den Produktionskosten in der Landwirtschaft dar. Hingegen sind Landwirte jederzeit darin bemüht die Kosten für Pestizide zu senken, um ökologische Umweltschäden zu vermeiden. Zumal die Öffentlichkeit und Verbraucher nachhaltige Ansätze zur Krankheitsbewältigung in der Landwirtschaft verlangen. Deshalb ist eine frühzeitige Detektion von Pflanzenpathogenen erforderlich um gezielte Gegenmaßnahmen zur Bekämpfung der Pathogene zu ermöglichen.

Nano-Sonden basiertes Analysesystem zur schnellen vor-Ort Identifizierung von Trinkwasserkontaminationen (AquaNANO)

© Foto Florian Schröper/Fraunhofer IME

Im Rahmen von AquaNANO soll ein neues Analysesystem zur schnellen vor-Ort Identifizierung von biologischen Trinkwasserkontaminationen entwickelt werden. Damit soll Hilfsorganisationen, die für die Trinkwasserversorgung in Krisenfällen zuständig sind, ein Werkzeug bereitgestellt werden, um innerhalb von Minuten große Probenvolumen auf Kontaminationen zu untersuchen. Das Verfahren soll aber auch in der Routineanalytik zum Einsatz kommen. Speziell funktionalisierte magnetische Nanosonden sollen innerhalb eines Trinkwasserkontingents oder -verteilungsnetzes eingesetzt werden, wo sie gezielt an gefährliche Keime und Toxine binden...

Verbesserte Produktivität und Effizienz der Nährstoffnutzung in Nutzpflanzen (Biomasse)

© Foto Greta Nölke/Fraunhofer IME

Die Optimierung von Ernteerträgen ist eine der wichtigsten aktuellen Herausforderungen der Agrarforschung. Eine Möglichkeit, die Produktivität zu steigern ist die Verbesserung der Photosyntheseleistung, da die Kohlenstoffassimilierung im Rahmen der Photosynthese das Pflanzenwachstum entscheidend beeinflusst.

Durch unseren Ansatz, bei dem wir ein Fusionsprotein aus mehreren Untereinheiten der Glykolat-Dehydrogenase in Tabak und Kartoffeln eingebaut haben, konnten wir die Effizienz der Nährstoffnutzung, das Pflanzenwachstum, sowie den Ertrag signifikant steigern.

Scan- und Mikrodissektionsplattform für Hochdurchsatz-Screening-Anwendungen basierend auf einem zellfreien Proteinexpressionssystem (HTS Scan)

© Foto Matthias Buntru/Fraunhofer IME

In diesem Projekt soll auf Basis eines neu entwickelten zellfreien Proteinexpressionssystems ein neuartiges High-Throughput-Screening (HTS) System entwickelt werden, um die Suche nach neuen Proteinkandidaten zu beschleunigen. Das Fraunhofer IME ist hierbei für die Herstellung der biologischen Komponenten sowie die Etablierung eines agarosebasierten Dünnschicht in vitro Transkriptions-Translations-Systems verantwortlich. In Kooperation mit der Firma LightFab werden fachübergreifend die neuesten Entwicklungen in der zellfreien Proteinexpression und der Lasermaterialbearbeitung zusammengeführt. Dies soll zur Entwicklung einer neuartigen Lasermikrodissektions (LMD)-Plattform für das HTS führen. Das LMD-System soll sowohl das automatisierte als auch manuelle Screening und die Dissektion von beliebig geformten und positionierten Objekten mit Raten von 100 bis zu 20.000 Events pro Sekunde ermöglichen.

Innovative Technologien zur Herstellung bahnbrechender biopharmazeutischer Produkte in Mikroben und Pflanzen (Malaria)

© Foto Holger Spiegel/Fraunhofer IME

Malaria betrifft immer noch mehr als zwei Millionen Menschen und ist für mehr als 600.000 Todesfälle pro Jahr, vor allem in Entwicklungsländern, verantwortlich. Der komplexe, mehrere Stadien umfassende Lebenszyklus des Parasiten Plasmodium falciparum macht die Entwicklung eines Impfstoff kompliziert, bietet aber auch ein breites Spektrum an potentiellen Impfstoffkandidaten. Im Rahmen dieses Projekts arbeiten wir an der Entwicklung neuartiger Multi-Stadien, Multi Komponenten - Impfstoff Cocktails gegen Malaria, die in Pflanzen produziert werden. Dabei konnten wir eine potente Antigen-Kombination identifizieren, die vielversprechendes Hemmpotenzial gegen alle Stadien von Plasmodium falciparum zeigt. Zur Beurteilung dieses neuen Malaria-Impfstoffkandidaten in ersten klinischen Versuchen, werden die Kandidaten einer beschleunigten GMP - Prozessentwicklung zugeführt, damit sie in der vollautomatischen und prozessgesteuerten vertikalen Farm-Einheit, die derzeit am Fraunhofer IME in Aachen gebaut wird, produziert werden können.