Produktive Biofilme auf mikrostrukturierten Metalloberflächen

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Eine Strategie, die Produktivität kontinuierlicher Bioprozesse zu steigern, ist die Immobilisierung der Katalysatoren. Mikroorganismen in Biofilmen, die durch eine Matrix aus selbst produzierten extrazellulären polymeren Substanzen (EPS) immobilisiert vorliegen, sind vielversprechend für eine Nutzung in diesem Kontext. Von grundlegender Bedeutung dafür ist die Adhäsion der Mikroorganismen auf einer Oberfläche, Substratum genannt. Neben den Umgebungsbedingungen, der chemischen Zusammensetzung, Ladung oder Hydrophobizität spielt dabei auch die Mikrostruktur des Substratums eine Rolle.

Die vorliegende Arbeit untersucht die Wirkung deterministisch und statistisch mikrostrukturierter Metalloberflächen auf das Wachstum, die Zusammensetzung und die Produktivität bakterieller Biofilme. Neben Pseudomonas fluorescens als Modellorganismus kam dazu Lactobacillus delbrueckii lactis für die kontinuierliche Milchsäurefermentation zum Einsatz. Weiterhin werden Durchflusszellen, die spezifisch für eine Online-Analyse der Biofilme mittels konfokaler Laser Scanning Mikroskopie konstruiert wurden, vorgestellt. Ergänzend wurden Verfahren zur strukturellen und mechanischen Untersuchung des Zellverbundes sowie der umgebenden EPS-Matrix mittels Kryo-Rasterelektronen- und Rasterkraftmikroskopie etabliert.