Max-Planck-Institut für Dynamik komplexer technischer Systeme

Nach pandemiebedingter Pause konnte das Nobelpreisträger-Symposium in Lindau in diesem Jahr wieder vor Ort stattfinden

Langfristig können Kontaktbeschränkungen schneller aufgehoben werden, wenn jüngere Menschen zuerst immunisiert werden

ContiVir, ein Max-Planck-Spin-off, stellt den Kandidaten eines Impfstoffs gegen das Coronavirus vor, der sich schnell in großen Mengen herstellen ließe

Forschende bringen Protonenpumpe der Atmungskette in künstlicher Polymer-Membran zum Laufen

Für eine weitreichende Immunisierung der Weltbevölkerung ist nicht nur ein wirkungsvoller Impfstoff nötig, sondern auch seine effiziente Produktion

Wenn eine weltumspannende Pandemie durch Grippeviren droht, könnte die Impfstoffproduktion an ihre Grenzen kommen. Denn der Grippe-Impfstoff wird heute größtenteils noch in bebrüteten Hühnereiern erzeugt. Udo Reichl, Direktor am Max-Planck-Institut für Dynamik komplexer technischer Systeme, und seine Mitarbeiter erforschen daher eine vollautomatische Produktion in Zellkulturen, die im Krisenfall Impfstoff in großer Menge liefern soll.

Normalerweise arbeiten Peter Benner und seine Kollegen vom Max-Planck-Institut für Dynamik komplexer technischer Systeme in Magdeburg an komplizierten numerischen Methoden, um die Regelung und Steuerung technischer Systeme und Anlagen zu optimieren. Doch jüngst kam ihre Forschung in einem politischen Konflikt zum Einsatz. Es ging um Drogenanbau, Pestizide und Grenzverletzungen in Südamerika.

Holzabfälle und Stroh bergen wertvolle Substanzen für die chemische Industrie, die Chemiker des Max-Planck-Instituts für Kohlenforschung in Mülheim an der Ruhr und des Max-Planck-Instituts für Dynamik komplexer technischer Systeme in Magdeburg gewinnen wollen. Die Forscher suchen nach Mitteln, Biomasse in nützliche chemische Verbindungen zu verwandeln und diese als Energieträger oder Rohstoffe zu nutzen.

Selbst Menschen mit einer Querschnittlähmung können heute Rad fahren – dank der funktionellen Elektrostimulation, die Nervensignale des Gehirns ersetzt. Thomas Schauer entwickelt für die Technik am Max-Planck-Institut für Dynamik komplexer technischer Systeme in Magdeburg eine ausgefeilte Regelung, die auch Schlaganfallpatienten hilft, schnell wieder auf die Beine zu kommen.

Trotz einer Querschnittslähmung Rad fahren oder nach einem Schlaganfall wieder gehen lernen – das ermöglicht die funktionelle Elektrostimulation, die Beine oder Arme von Patienten dank einer ausgeklügelten Regelung in Bewegung bringt.

Mittels modellgestützter Optimierung der Strukturen von Lösungsmitteln und Materialien können chemische Prozesse signifikant verbessert werden. Mit systematischen Screeningmethoden können toxische durch umweltfreundliche Hilfsstoffe ersetzt werden.

Im Zeitalter der Elektromobilität spielen elektrochemische Energiewandler wie Brennstoffzellen eine wesentliche Rolle im Alltag. Daher werden Diagnosewerkzeuge, welche die verschiedenen Fehlerzustände (Flutung, Austrocknung, Katalysatorabbau, Vergiftung etc.) dieser Geräte exakt feststellen können, zunehmend erforderlich. Wir berichten über ein neues experimentelles Verfahren zur Brennstoffzellendiagnostik, das auf der Frequenzganganalyse von Konzentrationseingang und elektrischem Ausgang (Strom- oder Zellpotenzial) basiert und selektiv zwischen verschiedenen Fehlerzuständen unterscheidet.

Die Trennung von komplexen Stoffgemischen ist eine wichtige Aufgabe in der chemischen, pharmazeutischen und biotechnologischen Industrie. Präparative Chromatographie ist hier ein häufig angewendetes Verfahren. Aktuelle Forschungsarbeiten an unserem Institut leisten einen Beitrag zum besseren Verständnis dieser Prozesse, zum zielgerichteten Prozessentwurf und zur automatischen Prozessführung. Zwei ausgesuchte Schwerpunkte betreffen die modellgestützte Analyse von Prozessen mit impliziten Adsorptionsisothermen sowie ein neues selbstlernendes Regelkonzept.

Mit Modellen und neuen Computer­algorithmen untersuchten Forscher am Magdeburger Max-Planck-Institut fünf der wichtigsten biotechnologischen Produktionsorganismen (wie Escherichia coli und Bäckerhefe) daraufhin, ob sich das Wachstum der Zellen mit der Produktion von (Bio)- Chemikalien koppeln lässt. Die Berechnungen zeigen, dass für fast jedes Stoffwechselprodukt geeignete genetische Interventionen existieren, mit denen eine Kopplung der Synthese des Produkts mit dem Zellwachstum möglich ist. Die Studie trägt grundlegend zur Entwicklung von neuen biotechnologischen Prozessen bei.

Mit steigender Weltbevölkerung und rascher Ausbreitung alter und neuer Influenza-Viren sind effizientere Verfahren zur Impfstoffproduktion gefragt. Eine Option sind gekoppelte kontinuierliche Bioreaktoren. Leider führt die Anhäufung von defekten interferierenden Partikeln zu instabilen Virusausbeuten. Als Alternative haben wir einen neuen Rohrreaktor mit Pfropfenströmung entwickelt, in dem sich mit Suspensionszellen über drei Wochen hohe Ausbeuten an Influenza-Viren erzielen ließen. Dieses System kann auch für andere Viren genutzt werden und Impfstoffproduktionskosten weltweit verringern.