Snow Algae Technology

Von der Schneealge zum Wirkstoff: Mibelle Biochemistry ist es gelungen, Schneealgenzellen in speziellen Reaktoren unter Bedingungen zu kultivieren, die ihrer natürlichen Umgebung nachempfunden sind.

Versteckt in den eisigen Landschaften der Alpen und Polarregionen leben die Schneealgen: faszinierende Organismen, die in einigen der rauesten Umgebungen der Erde gedeihen, darunter auch in den Schweizer Bergen. Durch Anpassungsstrategien können Schneealgen eisige Temperaturen, hohe UV-Strahlung und Nährstoffmangel überstehen und gelten daher als Extremophile.

Schneealgen ändern ihre Farbe als Teil ihrer saisonalen Anpassung:

• Winter (Ruhephase – rote Sporen): Die Algen überdauern den strengen Winter unter dem Schnee in Form von ruhenden Sporen, die durch eine robuste Zellwand geschützt und mit hohen Konzentrationen an Schutzmolekülen wie Carotinoiden angereichert sind.

   

• Frühling (Aktives Wachstum – grüne Zellen): Mit mehr Licht, Nährstoffen und Schmelzwasser keimen die Sporen zu grünen, chlorophyllreichen Zellen aus, die Photosynthese betreiben. Ausgestattet mit zwei Geißeln bewegen sich die Zellen durch Schmelzwasserfilme zur Schneeoberfläche und vermehren sich.
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• Sommer (Schutzphase und Rückkehr in die Ruhephase): Aufgrund der zunehmenden UV-Strahlung im Frühsommer produzieren die Algen mehr Schutzmoleküle wie Carotinoide und andere lichtschützende Pigmente. Gleichzeitig wird Chlorophyll allmählich abgebaut, und die Zelle drosselt langsam ihren Stoffwechsel, um schliesslich in eine ruhende Phase einzutreten und sich darauf vorzubereiten, bis zum nächsten Jahr zu überleben.

Die Veränderung der Pigmentkonzentration ist eine der Strategien, die die Schneealgen entwickelt haben, um sich an ihren extremen Lebensraum anzupassen. Die Produktion anderer Sekundärmetaboliten wie Biopolymere (Gallerten), Frostschutz-Glykoproteine (AFGPs), Stressmodifikatoren sowie osmotisch aktive Aminosäuren und Zucker hilft diesen extremophilen Algen ebenfalls, in ihrem natürlichen Lebensraum zu überleben.

Pigment concentration change is one of the strategies developed by the snow algae to enable them to adapt to their extreme habitat. Production of other secondary metabolites such as biopolymers (gallerten), antifreeze glycoproteins (AFGPs) stress modifiers and osmotically active amino acids and sugars also help these extremophile algae to survive in their natural habitat.

Schneealgen sind eine leistungsstarke natürliche Quelle bioaktiver Verbindungen – doch ihre Herstellung in reiner Form ist eine enorme Herausforderung. Die meisten großtechnischen Algenfarmen züchten ihre Kulturen in offenen oder nicht sterilen Systemen, in denen Algen mit Bakterien, Pilzen und anderen Organismen koexistieren. Dies führt zu Kontaminationen und erfordert anschließend einen aufwendigen Reinigungsprozess.

Um dies zu ändern, entwickelte Mibelle Biochemistry ein vollständig axenisches (reines, steriles, kontaminationsfreies Kulturmedium für einen einzigen Organismus) Großproduktionssystem für Algen – etwas, das es zuvor noch nie gegeben hatte.

Wir haben einen speziell entwickelten Flat-Panel-Airlift-Bioreaktor (FPA) aus einem speziellen röntgenbeständigen PET hergestellt. Dank der Röntgensterilisation können diese Einweg-Bioreaktoren bereits vor Beginn der Kultivierung vollständig von unerwünschten Mikroorganismen befreit werden. Nach der Beimpfung mit einer Reinkultur von Coenochloris signiensis (Schneealgen) können die Algen monatelang ohne Kontamination wachsen.

Dieser Durchbruch ermöglichte es uns, 100 % reine, hochwertige Schneealgen-Biomasse in einem für die Kosmetikproduktion geeigneten Maßstab herzustellen – zuverlässig, sicher und ohne aufwendige Nachreinigung.

Nachahmung natürlicher Wachstums- und Ruhephasen

Um natürliche Bedingungen nachzubilden, werden Schneealgen in einem zweiphasigen Bioprozess kultiviert, der sowohl ihre grüne Wachstumsphase als auch ihre rote Schutz- bzw. Ruhephase nachahmt.

1. Die grünen Algen werden mehrere Wochen lang in unseren Photobioreaktoren gezüchtet. Durch Licht und Belüftung wird ihre Photosynthese gefördert, wodurch die Biomasseproduktion gesteigert wird.

    

2. In einer zweiten Phase wird der Nährstoffgehalt reduziert, während die Lichtintensität deutlich erhöht wird. Dies löst die Produktion von Carotinoiden aus und lässt die Algen ihre charakteristische rote Färbung annehmen.

Nach der Ernte werden die Schneealgen unter hohem Druck in einer Phospholipidlösung homogenisiert, um die Zellen aufzubrechen und Liposomen zu bilden, die sowohl wasserlösliche als auch öllösliche Wirkstoffe (Schneealgen-Extrakt) einkapseln und so deren Bioverfügbarkeit verbessern.

Schließlich wird dieser liposomale Extrakt mittels eines Sprühgranulationsverfahrens schonend auf Maltodextrin aufgetragen, wodurch der Wirkstoff EpiSnow™ entsteht.

Die Kultivierung von Schneealgen in Photobioreaktoren ist ein nachhaltiger Ansatz, weil:

• Minimaler Ausgangsstoffbedarf: Zur Etablierung einer reinen Schneealgenkultur ist nur eine sehr kleine Probe von Algenzellen erforderlich.
• Flächenschonende Produktion: Schneealgen wachsen in kompakten Photobioreaktoren und benötigen keine landwirtschaftlichen Flächen.
• Geringer Wasserverbrauch: Der Wasserverbrauch ist im Vergleich zum herkömmlichen Pflanzenanbau deutlich geringer.
• Von Natur aus rein: In keiner Phase der Produktion werden Düngemittel, Pestizide oder chemische Zusatzstoffe verwendet.
• GVO-frei: Der Anbau erfolgt vollständig ohne Gentechnik.
• Erneuerbare Energie: Die Produktion am Standort Buchs in der Schweiz wird zu 98 % mit erneuerbarer Energie betrieben, darunter Strom aus Wasserkraft und Wärme aus Holzheizungen.