Was Biotechnik leistet

Das Potenzial der Zukunftstechnologie Biotechnik

 Biotechnik wird vielfach als Zukunftstechnologie bezeichnet. Häufig wird von einer „Querschnittstechnologie“ geredet, die mit verschiedenen anderen Disziplinen wie Physik, Medizin oder auch Ingenieurwissenschaften eng verbunden ist. Wir haben im letzten RheinZeiger die Biotechnik als solche vorgestellt. Der Begriff Biotechnologie wurde vor 100 Jahren geprägt, es gibt ein Farbenspiel, das die verschiedenen Anwendungsfelder beschreibt. In Zusammenhang mit der Silbe „Bio“ gibt es viele Begriffe; einige haben wir kurz erläutert.

An dieser Stelle möchten wir einige Beispiele vorstellen, die das zukünftige Potenzial der Biotechnik aufzeigen sollen. Viele Anwendungen sind bekannt, auch wenn man nicht immer von „moderner Biotechnik“ redet – wie beispielsweise bei der Herstellung von Wein, Brot, Käse oder Bier. Auch bei der Abwasserreinigung reden viele nicht unbedingt über Biotechnik. In der Medizin ist die Biotechnik wohl am weitesten verbreitet, denken wir an die Produktion von Arzneimitteln oder Impfstoffen. Auch im Haushaltsbereich (Wasch- und Reinigungsmittel, Kosmetik), im Bereich Automotive, bei der Herstellung von Kunst- und Treibstoffen oder auch im Umweltschutz (Abwasserreinigung, Bodensanierung), spielt die Biotechnik eine herausragende Rolle. Nicht zuletzt bei der umweltfreundlichen oder nachhaltigen Wirtschaft kommt der Biotechnik eine wachsende Bedeutung zu – hier reden wir von den „weichen“ Methoden. Wir können hier nur einige wenige Beispiele vorstellen, die aber das Potenzial gut verdeutlichen.

Biotechnik in der Medizin

Im Bereich der Medizin gibt es eine sehr große Anwendungsbreite der Biotechnik. Das reicht von der Herstellung von Medikamenten über Diagnoseinstrumente bis hin zum Nachbau von Körperbestandteilen. Auch die Behandlung von gentechnischen Defekten, etwa bei Krebs, mit körpereigenen Genen könnte für Patienten mit großen Chancen auf Heilung und/oder Linderung verbunden sein.

Insulin

Das Humaninsulin zur Behandlung von Diabetes wird seit den 80er Jahren großtechnisch unter Einsatz von gentechnisch optimierten Bakterien hergestellt. Seitdem können alle an Diabetes erkrankten Menschen mit Insulin versorgt werden.

Biochips

Mit dem Biochip, einem Messinstrument aus Zellen und/oder chemischen Verbindungen auf einem Träger in Scheckkartengröße, können genetische Daten des Patienten innerhalb kürzester Zeit abgerufen werden. Damit soll unter anderem die Entwicklung von neuen Wirkstoffen beschleunigt und die frühere Erkennung von Krankheiten ermöglicht werden.

Perspektiven in der Medizin

Viele Kranke benötigen eine Organtransplantation oder warten auf neue Medikamente. Forscher arbeiten in der „Regenerationsmedizin“ mit Hochdruck daran, Organe im Labor zu „züchten“. Dies hätte unter Umständen den Vorteil, dass sie gezielt für Patienten entwickelt werden könnten. Mit Hilfe so- genannter Gewebekonstruktionen können aber auch Wirkungen neuer Arzneimittel getestet werden, ohne dass hierzu Tierversuche erforderlich sind. Noch etwas in den Anfängen steckt die Künstliche Intelligenz (KI) in der Medizin. Mit Hilfe so genannter Wearables (kleine vernetzte Computer, die am oder im Körper getragen werden) können die unterschiedlichsten Körperfunktionen oder -daten gemessen, aufgezeichnet und ausgewertet werden. So lassen sich beispielsweise Puls und Temperatur beim Sport messen. Aber auch weitere Daten können erfasst werden, die Rückschlüsse auf die Gesundheit zulassen und so auch frühzeitige krankheitsvorbeugende Therapien ermöglichen.

Biotechnik in der Nahrungsmittelproduktion

Vitamine und Enzyme

Viele Mikroorganismen wie Bakterien oder Hefen können Enzyme, Vitamine oder Aminosäuren bilden. Dies macht man sich zunutze, optimiert die Eigenschaften der Bakterien gentechnisch und kann so auch große Mengen von Produkten herstellen. Hierzu zählen Aminosäuren, die etwa als Geschmacksverstärker eingesetzt werden oder Vitamine, die in der Lebensmittelproduktion Verwendung finden. Viele Enzyme werden in der Tierernährung eingesetzt. Dadurch können Tiere komplexe Nahrungsmittel besser verdauen, und sie ermöglichen den ressourcenschonenden Einsatz von Futter. Aber auch bei der Herstellung von Käsesorten (Chymosin), Brot (Amylasen) oder Fruchtsäften und Wein (Pektinasen) werden Enzyme eingesetzt. Bei der Produktion vieler dieser Enzyme werden gentechnisch optimierte Mikroorganismen eingesetzt. Bei der Herstellung von Bieren ist nach dem Reinheitsgebot in Deutschland der Einsatz von Enzymen übrigens nicht erlaubt …

Industrielle Biotechnik / Bioökonomie

Biotechnik kann helfen neue biobasierte Kunststoffe zu produzieren, die den Vorteil hätten, dass sie auch biologisch wieder abgebaut werden könnten. Ein weiteres Anwendungsfeld ist die Gewinnung von Biokraftstoffen aus nachwachsenden Rohstoffen, etwa aus Raps, Zuckerrüben oder Getreide. Damit könnte das CO2-Problem zumindest teilweise gelöst werden. Eine weitere Möglichkeit zur Gewinnung von Energie ist die anaerobe Abwasserreinigung, die zur Gewinnung von Biogas (Methan) oder Bioethanol führt. Wenn man aus Graphit Graphenoxid herstellt, aus dem man dann mit Hilfe von Bakterien Sauerstoffgruppen entfernt, gewinnt man Graphen. Dies lässt sich als Heizstoff für die Windschutzscheibe einsetzen oder dem Reifengummi beimischen, was dann den Abrieb deutlich vermindert. Wir reden hier über Bioökonomie, die aber offenbar (noch) einen schweren Stand hat. Dabei sind die knappen Res- sourcen und der Klimawandel hinreichende Argumente, sich näher mit diesem Thema auseinanderzusetzen. Man darf gespannt sein, welche Ideen im „Wissenschaftsjahr 2020“ in den drei Handlungsfeldern Erzeugen, Verarbeiten, Nutzen entwickelt wer

Die Branche Biotechnik

Biotechnik findet sich im alltäglichen Leben in vielen Facetten und Produkten – Biotechnik ist ein großer Wirtschaftszweig. In Deutschland gibt es inzwischen über 650 Biotechnik-Unternehmen, die fast 27.000 Menschen einen Arbeitsplatz bieten und einen Umsatz von knapp 4,5 Mrd. Euro erwirtschaften. Die meisten der Biotechnik-Unternehmen sind in einem der rund 50 Biotechnik-Parks in Deutschland angesiedelt.

Beitragsbild – Copyright: felixoncool/fixabay

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