Kooperation mit Merck und Tufts University zu Bioreaktoren

Druckverfahren für die Lebensmittelherstellung

27.05.2021

Das Wissenschafts- und Technologieunternehmen Merck hat eine mehrjährige Forschungskooperation mit der TU Darmstadt und der Tufts University, Massachusetts, USA vereinbart. Dabei geht es um skalierbare Designs für Bioreaktoren für die Großproduktion von zellbasiertem Fleisch und Fisch. Während die Tufts University Kompetenz zu Textile Bioengineering einbringt, setzt die TU Darmstadt industrielle Drucktechnologie zur Herstellung von texturiertem Fleisch ein.

Industrielle Druckmaschine.

Es ist noch ein längerer Weg, bis kultiviertes Fleisch (auch als Cultured Meat bezeichnet) zu einem wettbewerbsfähigen Preis und in kommerziellem Maßstab verfügbar sein wird. Das Unternehmen Merck wird in Kooperation mit der TU Darmstadt und der Tufts University die Entwicklung von skalierbaren Bioreaktoren und Produktionsprozessen der nächsten Generation vorantreiben, die eine Herstellung von Fleisch und Fischprodukten im industriellen Maßstab ermöglichen.

„Als einer der führenden Anbieter für die biopharmazeutische Industrie wollen wir die aufstrebende Branche für zellbasiertes Fleisch als Technologieanbieter voranbringen und alle Schritte von der Forschung und Entwicklung bis hin zur effizienten Produktionssteigerung beschleunigen. Die Tufts University und die TU Darmstadt verfolgen höchst innovative Konzepte. Beide passen perfekt zu unserer Strategie und ergänzen unsere eigenen Aktivitäten in den Bereichen strukturgebende Gerüstmaterialien (Scaffolds), Zelldifferenzierung, Bioreaktoren und Design von Bioprozessen“, sagt Thomas Herget, Leiter des Silicon Valley Innovation Hub von Merck.

Fleisch in Schichten drucken

Das Fleisch der Zukunft wird gedruckt.

Professor Andreas Blaeser und sein Team des „BioMedical Printing“-Labors am Institut für Druckmaschinen und Druckverfahren (IDD) sowie am Zentrum für Synthetische Biologie der TU Darmstadt werden ein Siebdruckverfahren für die großtechnische Herstellung von mehrlagigen Bioink-Schichten entwickeln. Diese sollen in nachgelagerten Konditionierungsschritten zu vergleichsweise dicken texturierten Fleischscheiben heranreifen. Im Gegensatz zu konventionellen Ansätzen für den 3D-Druck von Geweben – dem sogenannten 3D-Bioprinting – ermöglicht der Siebdruck eine schichtweise Biofabrikation bei deutlich verbesserter Produktionsgeschwindigkeit und äußerst hoher Druckpräzision.

„In diesem interdisziplinären Projekt werden wir zunächst einen Druckprozess im Labormaßstab entwickeln und unser bestehendes Bioink-Portfolio auf die Anforderungen der Fleischherstellung zuschneiden. Im nächsten Schritt werden wir das Konzept auf eine industrielle und vollautomatische Druckmaschine übertragen“, sagt Blaeser. „Wir verfolgen die Vision, unsere Technologie zukünftig als offene Innovationsplattform für die Forschung auf dem Gebiet der Herstellung von kultiviertem Fleisch auch externen Forschungs- und Industriepartnern zur Verfügung zu stellen. Wir sind überzeugt, dass dieser Ansatz nicht nur brillante Köpfe zusammenbringen, sondern auch Innovationssprünge ermöglichen und die weitere Entwicklung auf diesem spannenden Forschungsgebiet sowie in der zugehörigen Branche beschleunigen wird.“

Fleischfasern aus dem Bioreaktor

Das Team von Professor David Kaplan an der Tufts University nutzt Verfahren des Textile Bioengineering, um Muskelfleisch nachzubauen. Im Rahmen des Projekts soll ein Verfahren entwickelt werden, mit denen die technologische Herstellung von Muskel- und Fettgewebe, das für den Verzehr sicher ist, in großem Maßstab gelingt. Das Team will einen Bioreaktor konzipieren und konstruieren, mit dem kultivierte Fleischgewebefasern mit optimierten Eigenschaften in einem skalierbaren Prozess hergestellt werden können.

„Mit ihrer Fakultät Biomedical Engineering hat die Tufts University in den letzten Jahren ihre Position im Bereich der zellbasierten Landwirtschaft ausgebaut. Von der Züchtung von nachhaltigem Fleisch aus Stammzellen von Raupen bis zur Optimierung der Farbe und Textur von kultiviertem Fleisch entwickelt unsere Laborgruppe immer neue Technologien für die Branche für zellbasierte Landwirtschaft“, sagte Kaplan, Stern Family Professor für Ingenieurswesen an der Tufts University. „Ich freue mich sehr über die Zusammenarbeit mit Merck. Gemeinsam werden wir auf unserer umfangreichen Expertise in den Bereichen Biomaterialien, Zellen und Gerätedesign aufbauen, um die Produktion von strukturierten Fleischprodukten auf den Weg zu bringen.“

Die beiden Arbeitsgruppen an der Tufts University und der TU Darmstadt gingen als Gewinner des 2020 Research Grant in der Kategorie „Bioreactor Designs for Cultured Meat“ hervor. Merck hatte die Forschungsstipendien erstmals im Jahr 2018 anlässlich seines 350. Jubiläums ausgelobt.

Merck/feu