TY - RPRT A1 - Siegert, Petra A1 - Bongaerts, Johannes A1 - Wagner, Torsten A1 - Schöning, Michael Josef A1 - Selmer, Thorsten T1 - Abschlussbericht zum Projekt zur Überwachung biotechnologischer Prozesse mittels Diacetyl-/Acetoin-Biosensor und Evaluierung von Acetoin-Reduktasen zur Verwendung in Biotransformationen Y1 - 2022 N1 - Laufzeit: 01.01.2016 – 31.12.2019 (verlängert bis 31.12.2020) Förderkennzeichen: 322-8.03.04.02-FH-Struktur 2016/02 Gefördert durch: Ministerium für Innovation, Wissenschaft und Forschung des Landes Nordrhein-Westfalen CY - Aachen ER - TY - RPRT A1 - Haeger, Gerrit A1 - Bongaerts, Johannes A1 - Siegert, Petra T1 - Abschlussbericht Teil II: Eingehende Darstellung Neue biobasierte Lipopeptide aus nachhaltiger Produktion (LipoPep) Y1 - 2023 N1 - Förderkennzeichen: 13FH256PA6 Titel: FHprofUnt 2016: Neue biobasierte Lipopeptide aus nachhaltiger Produktion Laufzeit: 01.02.2019 – 31.10.2022 ER - TY - THES A1 - Achtsnicht, Stefan T1 - Multiplex-Magnetdetektion von superparamagnetischen Beads zur Identifizierung von Trinkwasserkontaminationen N2 - Die qualitative und quantitative Detektion von Zielsubstanzen innerhalb einer wässrigen Probe ist für viele Fragestellungen von Interesse, etwa bei der Detektion von Kontaminationen in Trinkwasser in Krisensituationen. Hierbei ist es nicht nur wichtig, dass Pathogene möglichst sensitiv detektiert werden können, sondern auch, dass die Analyse schnell erfolgt, um Betroffenen im Katastrophenfall zügig sicheres Trinkwasser zu Verfügung stellen zu können. Da bei einem solchen Szenario nicht von einer in der Nähe befindlichen funktionierenden Laborinfrastruktur ausgegangen werden kann, ist es wichtig, dass die Messung direkt vor Ort erfolgen kann. Im Rahmen dieser Arbeit wurde untersucht, ob eine derartige Schnellanalytik mithilfe von superparamagnetischen Beads (MBs) und der magnetischen Frequenzmischtechnik möglich ist. Dabei werden die MBs mit Hilfe von primären Antikörpern an die Zielsubstanz gebunden und mit sekundären Antikörpern an die Poren-Oberfläche eines Polyethylen-Filters fixiert (Sandwich-Immunoassay). So kann die Quantifizierung der Zielsubstanz auf eine magnetische Messung der immobilisierten MB-Marker zurückgeführt werden. Die magnetische Frequenzmischtechnik basiert auf der Anregung der Probe mit Magnetfeldern zweier verschiedener Frequenzen. Die durch die nichtlineare Magnetisierungsform der superparamagnetischen MBs entstehenden Mischfrequenzen werden typischerweise mithilfe einer zweistufigen Lock-in-Detektion analysiert (analoge Demodulation), die in einem Magnetreader als Handheldgerät realisiert wurde. Zusätzlich zu dieser Technik wurde das Prinzip der direkten Digitalisierung des gesamten Antwortsignals mit anschließender Fourier-Analyse der erzeugten Mischfrequenzen experimentell umgesetzt, um die Amplituden und Phasen mehrerer Mischfrequenzen simultan zu erfassen. Eine Möglichkeit zur Sensitivitätssteigerung ist die magnetische Aufkonzentration, indem vor der magnetischen Analyse eine Separation der MBs aus einem größeren Probenvolumen mittels magnetischem Feldgradienten durchgeführt wird. Zur Charakterisierung verschiedener kommerzieller MBs hinsichtlich ihrer magnetischen Separierbarkeit wurde ein Aufbau zur Messung ihrer magnetophoretischen Beweglichkeiten realisiert und ihre Geschwindigkeiten im Gradientenfeld mikroskopisch gemessen.Da eine Probe oftmals nicht nur auf eine einzige Zielsubstanz, sondern simultan auf mehrere verschiedene Pathogene hin untersucht werden soll, wurden verschiedene Ansätze entwickelt und getestet, die einen solchen multiparametrischen magnetischen Immunoassay ermöglichen. Einerseits wurde eine räumliche Separation der Bindungsbereiche für verschiedene Zielsubstanzen realisiert, die sequentiell ausgewertet werden können. Andererseits wurde die Unterscheidung von verschiedenen Zielsubstanzen anhand der Charakteristika der an sie gebundenen, verschieden funktionalisierten MB-Typen untersucht. Für eine solche Unterscheidung wurde zum einen die Anregefrequenz der magnetischen Frequenzmischtechnik während einer Messung variiert. Damit konnte gezeigt werden, dass sich verschiedene MB-Sorten anhand der Phase ihrer Frequenzmischsignale voneinander unterscheiden lassen. Weiterhin wurde gezeigt, dass sich der Signalverlauf einer binären Mischung zweier verschiedener MB-Typen als gradueller Übergang der Verläufe der beiden reinen MB-Lösungen ergibt. Eine weitere Analysemethode für einen multiparametrischen Immunoassay besteht darin, ein zusätzliches einstellbares statisches magnetisches Offsetfeld zu verwenden. Hierfür wurden mehrere Aufbauten auf Basis von Permanent- und Elektromagneten simuliert, konstruiert und charakterisiert. Mithilfe von Simulationen konnte gezeigt werden, dass eine auf diesem Verfahren beruhende Unterscheidung für MBs mit unterschiedlichen magnetischen Partikelmomenten möglich ist. Als direkte Anwendung des hier entwickelten Magnetreaders in Zusammenspiel mit der digitalen Demodulation wurde ein magnetischer Assay gegen die B-Untereinheit des Choleratoxins in Trinkwasser mit einem niedrigen Detektionslimit von 0,2 ng/ml demonstriert. N2 - The qualitative and quantitative detection of target substances in an aqueous sample is of interest for many questions, for example in the detection of contaminations in drinking water in crisis situations. It is not only important that pathogens can be detected with highest possible sensitivity, but also that the analysis is carried out quickly so that safe drinking water can be provided in the event of a disaster. During such a scenario one cannot rely on a functioning laboratory infrastructure nearby. Therefore it is important that the measurement can be carried out directly on site. Within the scope of this work, it was investigated whether such a quick analysis can be performed using superparamagnetic beads (MBs) and the magnetic frequency mixing technique. The MBs are bound to the target substance with the aid of primary antibodies and fixed to the pore surfaces of a polyethylene filter with secondary antibodies (sandwich immunoassay). The quantification of the target substance can thus be traced back to a magnetic measurement of the immobilized MB markers. The magnetic frequency mixing technique is based on the excitation of the sample with magnetic fields of two different frequencies. The mixing frequencies generated due to the non-linear shape of the magnetization of the superparamagnetic MBs are typically analyzed using a two-stage Lock-in detection (analog demodulation), which was implemented in a magnetic reader as a handheld device. In addition to this technique, the principle of direct digitization of the entire response signal with subsequent Fourier analysis of the generated mixing frequencies was experimentally implemented in order to simultaneously record the amplitudes and phases of several mixing frequencies. One possibility for increasing the sensitivity is magnetic concentration. In that case, the MBs are separated from a larger sample volume by means of a magnetic field gradient before the magnetic analysis. To characterize various commercial MBs with regard to their magnetic separability, a setup for measuring their magnetophoretic mobility was implemented and their velocities in the gradient field were measured with an optical microscope.Often, a sample has to be examined not only for a single target substance, but for several different pathogens simultaneously. Various approaches have been developed and tested which enable such a multiparametric magnetic immunoassay. On the one hand, a spatial separation of the binding areas for different target substances was realized, which can be evaluated sequentially. On the other hand, a distinction among different target substances based on the magnetic characteristics of their attached different MB types was examined. For this discrimination, the excitation frequency of the magnetic frequency mixing technology was varied during measurement. It is shown that different MB types can be distinguished from one another based on the phase of their frequency mixing signals. The signal curve of a binary mixture of two different MB types is obtained as a gradual transition of the curves of the two pure MB solutions. Another method of analysis for a multiparametric immunoassay is based on an additional adjustable static magnetic offset field. For this purpose, several setups based on permanent magnets and electromagnets were simulated, designed and characterized. The simulations show that a distinction based on this method is possible for MBs with different magnetic particle moments. As a direct application of the developed magnetic reader in conjunction with digital demodulation, a magnetic assay against the B subunit of cholera toxin in drinking water was demonstrated, and a low detection limit of 0.2 ng/ml was achieved. KW - Choleratoxin B KW - Trinkwassersicherheit KW - cholera toxin B KW - drinking water safety KW - magnetic frequency mixing technique Y1 - 2020 U6 - http://dx.doi.org/10.18154/RWTH-2020-12052 N1 - Dissertation, RWTH Aachen University, 2020 ER - TY - PAT A1 - Berger, Eric G. A1 - Biselli, Manfred A1 - Dinter, André A1 - Eisenkrätzer, Detlef A1 - Kiesewetter, André A1 - Zeng, Steffen T1 - Chinese-Hamster-Ovary-Zellen zur Produktion von Proteinen T1 - Chinese hamster ovary cells, useful for large-scale production of recombinant proteins, especially enzymes Y1 - 2000 N1 - DE000019847422C1 13.01.2000 EP000001121417A2 08.08.2001 WO002000022096A9 24.08.2000 SP - 1 EP - 6 ER - TY - BOOK A1 - Molinnus, Denise T1 - Integration of biomolecular logic principles with electronic transducers on a chip Y1 - 2018 PB - Philipps-Universität / Fachbereich Pharmazie CY - Marburg/Lahn ER - TY - CHAP A1 - Schöning, Michael Josef A1 - Poghossian, Arshak T1 - Enzyme und Biosensorik T2 - Einführung in die Enzymtechnologie N2 - Enzymbasierte Biosensoren finden seit mehr als fünf Jahrzehnten einen prosperierenden Wachstumsmarkt und werden zunehmend auch in biotechnologischen Prozessen eingesetzt. In diesem Kapitel werden, ausgehend vom Sensorbegriff und typischen Kenngrößen für Biosensoren (Abschn. 18.1), elektrochemische Enzym-Biosensoren vorgestellt und deren typischen Einsatzgebiete diskutiert (Abschn. 18.2). Ein Blick über den „Tellerrand“ hinaus zeigt alternative Transduktorprinzipien (Abschn. 18.3) und führt abschließend in aktuelle Forschungstrends ein (Abschn. 18.4). Y1 - 2018 SN - 978-3-662-57619-9 U6 - http://dx.doi.org/10.1007/978-3-662-57619-9_18 SP - 323 EP - 347 PB - Springer Spektrum CY - Berlin ER - TY - JOUR A1 - Bäcker, M. A1 - Rakowski, D. A1 - Krappen, E. A1 - Schöning, Michael Josef T1 - Reinigungsprozesse in der Lebensmittelindustrie. Entwicklung eines Demonstrators zur Überwachung JF - GIT Labor-Fachzeitschrift Y1 - 2017 SN - 0016-3538 VL - 61 IS - 8 SP - 26 EP - 28 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - JOUR A1 - Pinkenburg, Olaf A1 - Schiffels, Johannes A1 - Selmer, Thorsten T1 - Das CoLibry-Konzept – ein Werkzeugkasten für die Synthetische Biologie: Bioproduktion JF - BIOspektrum N2 - Regardless of size or destination, synthetic biology starts with com-parably small information units, which need to be combined and properly arranged in order to achieve a certain goal. This may be the de novo synthesis of individual genes from oligonucleotides, a shuffling of protein domains in order to create novel biocatalysts, the assembly of multiple enzyme encoding genes in metabolic pathway design, or strain development at the production stage. The CoLibry concept has been designed in order to close the gap between recombinant production of individual genes and genome editing. Y1 - 2016 U6 - http://dx.doi.org/10.1007/s12268-016-0734-8 VL - 22 IS - 6 SP - 593 EP - 595 PB - Springer CY - Berlin ER - TY - JOUR A1 - Miyamoto, Ko-ichiro A1 - Yu, Bing A1 - Isoda, Hiroko A1 - Wagner, Torsten A1 - Schöning, Michael Josef A1 - Yoshinobu, Tatsuo T1 - Visualization of the recovery process of defects in a cultured cell layer by chemical imaging sensor JF - Sensors and Actuators B: Chemical N2 - The chemical imaging sensor is a field-effect sensor which is able to visualize both the distribution of ions (in LAPS mode) and the distribution of impedance (in SPIM mode) in the sample. In this study, a novel cell assay is proposed, in which the chemical imaging sensor operated in SPIM mode is applied to monitor the recovery of defects in a cell layer brought into proximity of the sensing surface. A reduced impedance at a defect formed artificially in a cell layer was successfully visualized in a photocurrent image. The cell layer was cultured over two weeks, during which the temporal change of the photocurrent distribution corresponding to the recovery of the defect was observed. Y1 - 2016 U6 - http://dx.doi.org/10.1016/j.snb.2016.04.018 SN - 0925-4005 VL - 236 SP - 965 EP - 969 PB - Elsevier CY - Amsterdam ER - TY - JOUR A1 - Brahma, Aischarya A1 - Musio, Biagia A1 - Ismayilova, Uliviya A1 - Nikbin, Nikzad A1 - Kamptmann, Sonja B. A1 - Siegert, Petra A1 - Jeromin, Günter Erich A1 - Ley, Steven A1 - Pohl, Martina T1 - An orthogonal biocatalytic approach for the safe generation and use of HCN in a multi-step continuous preparation of chiral O-acetylcyanohydrins JF - Synlett Y1 - 2015 U6 - http://dx.doi.org/10.1055/s-0035-1560644 SN - 0936-5214 (Print) ; 1437-2096 (e-Journal) IS - Publ. online 29.09.2015 PB - Thieme CY - Stuttgart ER -