Forschungsfelder der Biotechnologie
Nicht ein weites Feld, viele weite Felder umfasst die biotechnologische Forschung. Jedes von ihnen befasst sich schwerpunktmäßig mit einzelnen „Bausteinen“ oder Aspekten des Lebens und leistet damit wiederum einen entscheidenden Beitrag für eben dieses. Denn erst der wissenschaftliche Fortschritt in den Forschungsfeldern der Biotechnologie treibt die unterschiedlichsten Branchen zu neuen Produkten, Verfahren und Dienstleistungen an.
Genom- und Proteomforschung
Von zentraler Bedeutung sind dabei die so genannten Plattformtechnologien wie Genomforschung (Genomics) oder Proteomforschung (Proteomics). Sie ermöglichen es, das Erbmaterial (Genom) und die Eiweißstoffe (Proteine) in ihrem Aufbau und ihrer Funktion zu verstehen und diese Erkenntnisse technisch umzusetzen.
Glykobiotechnologie
Mit der Veränderung von Proteinen oder auch Oberflächenstrukturen von Zellen durch Zuckerstrukturen beschäftigt sich die Glykobiotechnologie. Weshalb sich ein ganzes Forschungsfeld dem Zucker widmet? Weil diesen Zuckerstrukturen eine zentrale Rolle in wichtigen biologischen Prozessen wie der Embryonalentwicklung oder der Immunabwehr zukommt.
Gesundheit und Ernährung
Wie die Glykobiotechnologie liefern viele Forschungsfelder Erkenntnisse für die menschliche Gesundheit und Ernährung. So groß ist die Bedeutung der Biotechnologie auf diesem Gebiet, dass sich darauf ein großer Teil der Forschungsaktivitäten konzentriert. In naher Zukunft wird fast kein Arzneimittel mehr auf den Markt kommen, an dem Biotechnologie nicht auf irgendeiner Stufe der Entwicklung und Herstellung beteiligt war. Neue Wirkstoffe können für die menschliche Gesundheit erschlossen und sogar in ihrer Wirksamkeit und Verträglichkeit verbessert werden. Auch viele gesundheitsfördernde Stoffe wie zum Beispiel Vitamine, die unseren Nahrungsmitteln zugesetzt werden, stellt man heute bereits überwiegend biotechnologisch her. Als Bestandteil „funktionaler Nahrungsmittel“ können sie unter anderem dazu beitragen, ernährungsbedingten Erkrankungen vorzubeugen.
Nanobiotechnologie
Erbmoleküle, Eiweißstoffe und Zuckerketten haben Abmessungen von nur wenigen Nanometern (ein NanometerNanometer
Ein Nanometer ist der milliardste Teil eines Meters.
entspricht einem milliardstel Meter). Wegen dieser kleinen Größenordnungen sind sie auch Forschungsgegenstand der Nanotechnologie. An der Schnittstelle von „nano-“ und „biotech“ – in der Nanobiotechnologie – werden sowohl neue Analyseverfahren für die Erforschung biologischer Vorgänge als auch stark miniaturisierte technische Systeme mit Biomolekülen kombiniert. Diese Systeme lassen sich beispielsweise in der klinischen Diagnostik anwenden.
Bionik
Nicht nur im Nanomaßstab, aber dennoch nach dem Vorbild der Natur werden in der Bionik Biologie und Technik miteinander verknüpft. Um eine bessere Aerodynamik zu erzielen, werden etwa Flugzeugtragflächen mit Oberflächeneigenschaften versehen, die denjenigen der Haifischhaut nachempfunden sind.
Nachhaltige Bioproduktion
Techniken der Natur macht sich auch die industrielle biotechnologische Produktion zu Nutze, darunter die Kultur von lebenden Zellen oder den Einsatz von biologischen Katalysatoren (Enzymen). Damit biologische Herstellungsprozesse aber im großen Maßstab ablaufen können, liefern Ingenieurwissenschaften und Verfahrenstechnik ebenfalls wesentliche Beiträge. In einer biotechnologischen Anlage wachsen zum Beispiel Mikroorganismen unter sehr kontrollierten Bedingungen. Gleich konventionellen Produktionsprozessen müssen Messgrößen wie Druck, Sauerstoffzufuhr und Temperatur exakt geprüft und gesteuert werden. Solche Produktionsverfahren haben gegenüber manchen chemischen Prozessen den Vorteil, dass selbst komplexe Herstellungswege von einem einzigen Organismus effizient, mit geringem Rohstoffverbrauch und wenig Abfallaufkommen durchgeführt werden können. Diese biologischen Leistungen haben sich in Jahrmillionen der Evolution etabliert und tragen heute erheblich zu einer umweltverträglichen, industriellen Produktion bei. Darin liegt die Relevanz der nachhaltigen Bioproduktion.
