Forschungsprojekt

LactiFilm – Hydrogel-gestützte Kokultur-Biofilme aus Laktobazillen und Phytoplankton zur nachhaltigen Produktion von Milchsäure

LactiFilm entwickelt lichtgetriebene, hydrogelbasierte Kokultur-Biofilme aus Phytoplankton und Laktobazillen, um Milchsäure auf nachhaltige Weise für biologisch abbaubare PLA-Kunststoffe zu produzieren. Dadurch können Rohstoffkosten und Energieverbrauch deutlich reduziert werden

LactiFilm zielt darauf ab, nachhaltige Biofilmsysteme zur Produktion von Milchsäure zu entwickeln – einem zentralen Ausgangsstoff für biologisch abbaubare PLA-Kunststoffe. Das Projekt erforscht kompartimentierte Kokultur-Biofilme aus Phytoplankton und Laktobazillen, die auf der Nutzung von Licht und CO₂ als Energie- und Kohlenstoffquelle basieren, um die Abhängigkeit von kostenintensiven Substraten und energieaufwendigen Fermentationsprozessen zu verringern. Durch mechanisch kontrollierbare Hydrogel-Filme sollen Wachstum, Stoffwechsel und räumliche Verteilung beider Organismen gezielt gesteuert werden. Intelligente Materialien wie licht- oder temperaturresponsive Gele ermöglichen eine bedarfsgesteuerte Lyse des Phytoplanktons, wodurch Nährstoffe für die Laktobazillen freigesetzt werden, während die Milchsäureproduktion kontinuierlich aufrechterhalten bleibt. Dieses Verfahren reduziert Verunreinigungen und vereinfacht die anschließende Polymerisation zu PLA erheblich.

Durch die Kombination von Biotechnologie (Stammoptimierung und adaptive Laborevolution) mit Materialwissenschaft (mehrschichtige Hydrogel-Architekturen) strebt LactiFilm eine höhere Produktivität, geringere Kosten und eine gute Skalierbarkeit an. Das Projekt reagiert damit auf die weltweit steigende Nachfrage nach Milchsäure, die bis 2025 auf über 19 Millionen Tonnen geschätzt wird, und bietet eine neuartige, lichtgetriebene Alternative zur herkömmlichen mikrobiellen Fermentation in der weißen Biotechnologie.

Schematische Darstellung eines kompartimentierten, „smarten“ Hydrogel-Kokultur-Biofilms zur Milchsäureproduktion (LA). Das System enthält Phytoplankton (Cyanobakterien oder Mikroalgen) im unteren Bereich und Laktobazillen im oberen Bereich. Ein äußerer Reiz – beispielsweise eine Temperaturänderung – führt dazu, dass das intelligente Hydrogel im unteren Bereich kollabiert und die Phytoplanktonzellen mechanisch lysiert. Dabei werden Nährstoffe freigesetzt, die den Laktobazillen als Substrat für die Milchsäureproduktion dienen.

Einblick in das LactiFilm Forschungsprojekt.

Team

Shirish Sankaran

Shrikrishnan Sankaran

Telefon: +49 (0)681-9300-167

Email: shrikrishnan.sankaran@leibniz-inm.de

Marie Weinhart

Marie Weinhart

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