12/12/2016
Door Ad Spijkers
Dr.-Ing. Felix Krujatz heeft met zijn doctoraalstudie aan de TU Dresden een nieuwe stap voor de jonge wetenschap der algenbiotechnologie gezet. Hij maakt met de 3D printer structuren uit algen.
Algen kunnen kooldioxide met behulp van lichtenergie omzetten in een materiaal dat tot een van de belangrijkste duurzaam te produceren grondstoffen voor de toekomst behoort. Algenbiomassa is voor veel industriële sectoren, zoals de voedingsmiddelen-, farmaceutische, chemische en cosmetica-industrie interessant.
3D algen printen
Krujatz, 'eigen kweek' van de TU Dresden, heeft voor het eerst algen samen met menselijke cellen gedrukt en daarmee een nieuwe methode voor bioprinting ontwikkeld. Hoewel dit in de regeneratieve medicijntechniek reeds een beproefde technologie is, hebben in 3D geprinte kunstmatige weefselstructuur tot nu toe het probleem, dat de cellen door zuurstofgebrek worden beperkt in hun functioneren of zelfs afsterven. Het gebruik van algen als natuurlijke zuurstofleverancier kan dit probleem oplossen en de vooruitzichten op succes van regeneratieve therapieën aanzienlijk verbeteren.
Voor het 3D printen van levende algencellen introduceerden Krujatz en zijn collega's van het vom Zentrum für Translationale Knochen-, Gelenk- und Weichgewebsforschung aan de TU Dresden het begrip 'Green Bioprinting'. Deze methode wordt in Dresden verder ontwikkeld ten behoeve van medische en biotechnologische toepassingen.
Licht
Algen hebben voor de fotosynthese energie uit licht nodig. Voor het kweken en onderzoeken van algen en bioreactoren worden tot nu toe alleen puntbronnen van licht toegepast. Krujatz heeft in zijn doctoraalonderzoek 's werelds eerste fotobioreactor uit de 3D-printer ontwikkeld en vervaardigd.
De zogenoemde MicrOLED-fotobioreactor kan door het gebruik van organische lichtbronnen (OLED's) een egale belichting realiseren. Het voor de fotosynthese van de algen benodigde licht kan daarmee doelgericht worden aangestuurd. Hierdoor worden nieuwe onderzoeks- en kweekmethoden op het gebied van bioproductietechniek mogelijk.
Potentieel
Volgens Krujatz heeft de algenbiotechnologie het potentieel een belangrijk puzzelstuk in de vestiging van een duurzame en waarde toevoegende bio-economie te worden. Zijn werk is een goed voorbeeld hoe interdisciplinaire samenwerking tussen ingenieurs, natuurwetenschappers en medicine tot een succes kan worden gemaakt.
Krujatz, thans wetenschappelijk medewerker aan de faculteit Machinebouw van de TU Dresden, ontving begin december voor zijn doctoraalscriptie Entwicklung und Evaluierung neuer Bioreaktorkonzepte für phototrophe Mikroorganismen de prijs voor jong talent van de Sächsischen Akademie der Wissenschaften zu Leipzig.
De foto toont een microscopische opname van een microalg (foto: Anja Lode/TU Dresden).