Unser Forschungsschwerpunkt
In BioMat lernen wir von genialen Designs, Konzepten und Anwendungen, die in der Natur zu finden sind, um einzigartige hybride lebende Materialien (HLMs) unter Verwendung von Biofilmen zu entwickeln. Diese Entwicklungen werden durch die Kombination der folgenden biologischen und technischen Aspekte vorangetrieben:
- Entwicklung mikrobieller Konsortien zur Ausnutzung der metabolischen Plastizität photoautotropher, heterotropher und methanotropher Stämme, um ein Maximum an CO2 und/oder CH4 und Sonnenstrahlung zu ernten. Auf diese Weise können die natürlichen Ressourcen maximal genutzt und energie- und kosteneffiziente HLM-Systeme für Produktionszwecke eingerichtet werden.
- Verwendung von mikrobiellen Biofilmen und damit Nutzung der Eigenschaften der Selbstimmobilisierung, Selbstregeneration und Selbstanpassung, um Biomasse zu erhalten und eine Kultur mit hoher Zelldichte, sogenannter High-Cell-Density (HCD) zu erzeugen. Hier wollen wir strukturierte mikrobielle Gemeinschaften in stabilen Biofilmen für eine effiziente Umwandlung von Licht in chemische Energie entwickeln.
- Entwurf und Bau von Biofilm-basierten Reaktormodulen zur Erzeugung von HCD-Kulturen für die kontinuierliche Produktion von Chemikalien und Energieträgern. Gleichzeitig werden wir Prototypen konstruieren, die die Vergrößerung von HLMs unter Verwendung des Numbering-up-Ansatzes zur Verbesserung der katalytischen Oberfläche und des Produktdurchsatzes demonstrieren.
Unser Team
LEITER DER GRUPPE
Dr. Rohan Karande
Telefon: +49 341 97-36593
E-Mail
Institut für Biochemie
Johannisallee 21-23
04103 Leipzig
Wissenschaftlicher Werdegang
Since 2021
Junior Research Group Leader “Bioactive systems for controlled evolutionary materials”, Interfaculty Centre for Bioactive Matter (bACTmatter), University of Leipzig, Germany
Since 2021
Guest scientist at the Department of Solar Materials (SoMa),
Helmholtz Centre for Environmental Research, Leipzig, Germany
2014 – 2021
Scientist at the Department of Solar Materials (SoMa), Helmholtz Centre for Environmental Research, Leipzig, Germany
2012 – 2014
Post-doctoral Researcher at the Laboratory of Chemical Biotechnology, TU Dortmund University, Dortmund, Germany
2007 – 2012
Dissertation at the Laboratory of Chemical Biotechnology,
TU Dortmund University, Dortmund, Germany
2004 – 2007
Master of Science in Chemical Engineering (M. Sc.) with specialization in Biochemical Engineering, TU Dortmund University, Dortmund, Germany
1999 – 2003
Bachelor in Chemical Engineering (B.E), Shivaji University (P.V.P Institute of Technology), Kolhapur, India
Ausgewählte Publikationen
- Bretschneider L, Heuschkel I, Bühler K, Karande R, Bühler B Rational orthologous pathway and biochemical process engineering for adipic acid production using Pseudomonas taiwanensis VLB120. Metabolic Engineering, accepted
- Bretschneider L, Heuschkel I, Ahmed A, Bühler K, Karande R, Bühler B
Characterization of different biocatalyst formats for BVMO-catalyzed cyclohexanone oxidation
Biotechnology and Bioengineering - Salamanca D, Bühler K, Engesser K-H, Schmid A, and Karande R*
Whole-cell biocatalysis using the Acidovorax sp. CHX100 Δ6HX for the production of ω-hydroxycarboxylic acids from cycloalkanes. New Biotechnology, 2021, 60, 200-206. - Heuschkel I, Hanisch S, Volke D, Löfgren E, Hoschek A, Nikel P, Karande R, and Bühler K Continuous production of polycaprolactone monomers from cyclohexanone using engineered Pseudomonas taiwanensis VLB120 biofilms in drip-flow and rotating bed reactors Engineering in Life Sciences, 2021.
- Bretschneider L, Wegner M, Bühler K, Bühler B, and Karande R
One-pot synthesis of 6-aminohexanoic acid from cyclohexane using mixed-species cultures
Microbial Biotechnology, 2020, 1-15 - Heuschkel I, Dagini R, Karande R, and Bühler K The impact of glass material on growth and biocatalytic performance of mixed-species biofilms in capillary reactors for continuous cyclohexanol production Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, 2020, 8, 1090-1100
- Hoschek A, Heuschkel I, Schmid A, Bühler B, Karande R, and Bühler K
Mixed-species biofilms for high-cell-density application of Synechocystis sp. PCC 6803 in capillary reactors for continuous cyclohexane oxidation to cyclohexanol
Bioresource Technology, 2019, 282, 171-178 - Karande R, Salamanca D, Schmid A, and Buehler K Biocatalytic conversion of cycloalkanes to lactones using an in-vivo cascade in Pseudomonas taiwanensis VLB120 Biotechnology and Bioengineering, 2018, 115, 2, 312-320
- Karande R, Schmid A, and Buehler K
Applications of multiphasic microreactors for biocatalytic reactions
Organic Process Research & Development, 2016, 20, 361-370 - Karande R°, Halan B°, Schmid A, and Buehler K*
Segmented flow is controlling the growth of catalytic biofilms in continuous multiphase microreactors
Biotechnology and Bioengineering, 2014, 111, 1831-1840
°These authors contributed equally to this work - Karande R, Schmid A*, and Buehler K
Miniaturizing Biocatalysis: Enzyme-catalyzed reactions in an aqueous/organic segmented flow capillary microreactor
Advanced Synthesis and Catalysis, 2011, 353, 2511-2521
Patente
- WO/2020/052762
A composition of photoautotrophic microorganisms and chemoheterotrophic microorganisms in a biofilm
Karande R, Hoschek A, Heuschkel I, Bühler K, and Schmid A
2018 - WO/2018/046104
Microorganisms and a method for the production of lactones and their secondary products by converting cycloalkanes
Karande R, Salamanca D, Engesser K-H, Buehler K, and Schmid A
2016 - WO/2012/152337
Segmented flow biofilm reactor
Schmid A, Buehler K, and Karande R
2010
DOKTORANDEN
M.Sc. Nina Siebert
Institut für Biochemie
Johannisallee 21-23
04103 Leipzig
Dipl.-Ing. Alexander Franz
Institut für Biochemie
Johannisallee 21-23
04103 Leipzig
Dipl.-Ing. Selina Hanisch
Institut für Biochemie
Johannisallee 21-23
04103 Leipzig
Dipl.-Ing. Valentina Schmitz
Institut für Biochemie
Johannisallee 21-23
04103 Leipzig
Lea Seibert
Institut für Biochemie
Johannisallee 21-23
04103 Leipzig
Projekte und Kooperationen
Projekte
REPLACER
Das REPLACER-Projekt erforscht nachhaltige Technologien, mit denen aus Treibhausgasen mittels Algen oder Bakterien Futterproteine oder Kunststoffbausteine hergestellt werden können.
Das Projekt wird vom M-era.Net und dem Freistaat Sachsen gefördert.
Kooperationen
Unsere Nachwuchsgruppe arbeitet eng mit der Arbeitsgruppe Katalytische Biofilme der Abteilung Solare Materialien am Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH (UFZ) zusammen.