Biofilme und Hygiene

Mikroorganismen wie Pilze und Bakterien kommen überall in der Natur vor. Sie spielen eine wesentliche Rolle in den natürlichen Stoffkreisläufen und sind damit von elementarer Bedeutung für den Fortbestand der Ökosysteme. In der Lebensmitteltechnik oder zur Produktion antibiotisch wirksamer Substanzen für die Pharmazie werden Mikroorganismen industriell genutzt.

Andererseits verursachen Bakterien und Pilze erhebliche Schäden, wenn sie als Verunreinigungen in der Produktion auftreten und Produkte verderben. Sie können des Weiteren technische Probleme verursachen, weil ihr Wachstum Werkstoffe oder Einrichtungen zerstört oder unbrauchbar macht. Beispiele sind durch Pilze verursachte Schäden in Altbauten, die Verschlechterung des Wirkungsgrades von Wärmetauschern durch Biofilme und mikrobiell bedingte Korrosionsschäden. 

Auch im Gesundheitssektor werden enorme Anstrengungen unternommen, um das Wachstum von Biofilmen an natürlichen Oberflächen wie Zahnmaterial, aber auch an synthetischen Materialien wie Implantaten, Kathetern oder medizinischen Geräten zu verhindern – auch wegen enormer Folgekosten im Falle einer Schädigung des Menschen.

Am Fraunhofer IGB arbeiten wir seit mehreren Jahren an Fragestellungen, bei denen die Wechselwirkungen zwischen mikrobiellen Zellen und Oberflächen eine Rolle spielen. Außerdem besitzen wir die technische Expertise, um Biofilme und Oberflächen zu charakterisieren und individuelle Lösungsansätze zur Verhinderung von bakteriellen Ablagerungen aufzuzeigen.

 

Nachweis von Mikroorganismen

Für den Nachweis und die Identifizierung von Bakterien und Pilzen kommen standardisierte konventionelle und eigens etablierte Verfahren zum Einsatz.

 

Biologische Oberflächenanalytik

Wir charakterisieren und entwickeln antimikrobielle Oberflächen.

 

Biofilme – Charakterisierung und Vermeidung

Wo Biofilme unerwünscht sind, unterstützen wir Sie!

Grenzflächenbiologie und Hygiene

  • Vermeidung und Nutzung von Biofilmen
  • Lokalisierung von mikrobiellen Verschmutzungen und Biofilmen in Produktionsströmen
  • Identifizierung der Zusammensetzung von Biofilmen
  • Immobilisierung von Mikroorganismen an Oberflächen
  • Inaktivierung und/oder Abbau mikrobieller Zellen durch antimikrobielle Oberflächen, photokatalytische Prozesse, Plasmasterilisation, UV-Behandlung, Ultraschall oder Filtration
  • Anwendung von Signalmolekülen für Biosensoren

 

Mikrobiologische Bewertung

  • Bewertung der mikrobiellen Belastung auf Oberflächen und Bauteilen (z. B. in Medizintechnik, Hygiene und Bau) sowie und in prozessberührten Medien (z. B. Wasser)
  • Bewertung der antimikrobiellen Eigenschaften speziell ausgerüsteter Oberflächen
  • Auswahl und Kultivierung geeigneter Testorganismen zur Bewertung von Oberflächen
  • Methodenentwicklung (neue Bewertungsverfahren) bei speziellen Anforderungen oder neuen Fragestellungen

 

Verfahrens- und Materialentwicklung

  • Entwicklung von Verfahren zur Verminderung mikrobieller und chemischer Belastung in unterschiedlichen Bereichen (z. B. Sterilisationsverfahren, Standzeitverlängerung von Reinigungsbädern, Prozesswasseraufbereitung, kostengünstige Aufarbeitung von Prozessmedien, Abwasseraufbereitung)
  • Entwicklung von innovativen Werkstoffen zur Reduzierung der Biofilmbildung an Verpackungsmaterialien, Rohrleitungen, medizinischen Gütern und / oder für die Gestaltung von Arbeitsflächen
  • Entwicklung von gewünschten Biofilmen, die sich positiv auf Verfahren und Prozesse auswirken
  • Pilotanlagen werden individuell für Kunden entwickelt und an gewünschten Orten aufgebaut

Infrastruktur

  • Mikrobiologische Laboratorien mit einer modernen Ausstattung sowie ein entsprechend qualifiziertes Team erlauben den Umgang mit Mikroorganismen der Risikogruppen 1 und 2.
  • Qualitative und quantitative Messverfahren mit der Möglichkeit, verschiedene Werkstoffe oder Produkte zu vergleichen.
  • Verfahren zur Bewertung der Adhäsionseigenschaften und der Biofilmbildung unter statischen und dynamischen Bedingungen.  

Testorganismen

  • Testorganismen der Risikogruppe 1 und 2: Bakterien, Pilze und Algen 
    (z. B. Escherichia coliStaphylococcus aureusPseudomonas aeruginosaAspergillus nigerScenedesmus spec.) 
  • Mischpopulationen, die sich an standortspezifischen Anforderungen orientieren: Stoffwechseleigenschaften, Resistenzen, ...
  • Nutzung von Mikroorganismen mit spezifischen Anforderungen (z. B. anaerobe Kultivierungsbedingungen, methanotrophe Bakterien)
  • GVOs (gentechnisch veränderte Organismen) für die Anwendung und Untersuchungen im Bereich der Biosensorik: Fluoreszierende Stämme, usw.

Geräteausstattung

  • Raman-Spektroskopie mit 532 nm, 785 nm Laser und CARS-Technologie
  • Biofilmreaktoren (z. B. CDC, Drip-Flow, … ) 
  • Individuell konstruierte Fließzellen
  • Fluoreszenzmikroskopie (ZEISS Axio Observer Z1)
  • Sy-Lab BacTrac 4300 zur Quantifizierung von Bakterien
  • Quantitative Echtzeit-PCR (qRT-PCR LightCycler 480)
  • Identifizierung von Mikroorganismen mit DNA-Barcoding (Bakterien nach 16S, Pilze nach ITS)
  • Echtzeit-Impedanz-Analytik (ACEA xCELLigence) zur Wirkstoffuntersuchung an Biofilmen
  • Tecan Infinite 200 PRO
  • Screeningverfahren
  • Standardverfahren zur Bewertung von Oberflächen: Untersuchungen in Anlehnung an DIN EN ISO Normen
  • Kulturabhängige Testverfahren
  • REM-Aufnahmen
Raman-Mikroskopie
© Fraunhofer IGB
Raman-Spektroskopie und -Mikroskopie.
Raman-Mikroskopie
© Fraunhofer IGB
Raman-Spektroskopie und -Mikroskopie.

Wir analysieren ...

Die konfokale Raman-Mikrospektroskopie ermöglicht die ortsaufgelöste Identifikation von chemischen, biologischen und mineralischen Komponenten in komplexen heterogenen Proben.

 

Raman-Spektroskopie und -Mikroskopie

Infomaterialien

Broschüre »Mikrobiologische Charakterisierung antimikrobieller photokatalytisch aktiver Oberflächen«

Produktblatt »Biosensor-Alarmsysteme für Trinkwasser und Prozesswässer«

Wissenschaftliche Publikationen

Jahr
Year
Titel/Autor:in
Title/Author
Publikationstyp
Publication Type
Diese Liste ist ein Auszug aus der Publikationsplattform Fraunhofer-Publica

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Lukas Kriem M. Sc.

Contact Press / Media

Lukas Kriem M. Sc.

Wassertechnologien und Wertstoffrückgewinnung

Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB
Nobelstr. 12
70569 Stuttgart

Telefon +49 711 970-4212

Fax +49 711 970-4200

Bryan Lotz M. Sc.

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Kompetenzzentrum Kühlschmierstoffsysteme Stuttgart

Das Kompetenzzentrum am Fraunhofer Campus in Stuttgart stellt Ihnen jahrzehntelange Erfahrung im Einsatz, in der Analyse und Pflege von Kühlschmierstoffen (KSS) zur Verfügung.

 

Partnerschaft zwischen Fraunhofer IPA und Fraunhofer IGB.