Die Entwicklung von Neuheiten in der Wissenschaft ist zwar von
entscheidender Bedeutung, doch muss man auch die Anwendung dieser Innovation in der Biotech-Industrie verstehen. Die Biotechnologie ermöglicht es den Wissenschaftlern, ihr Wissen über Organismen zu nutzen und es für die Entwicklung neuer Modelle und Herstellungsverfahren einzusetzen. Die Frage der Kommerzialisierung ist von entscheidender Bedeutung, denn sie ist es, die es der Allgemeinheit ermöglicht, von den Entdeckungen der Forscher zu profitieren.
In diesem Beitrag werden der Artikel “Enzymatic Assembly of Carbon-Carbon Bonds via Iron-Catalysed sp3 C-H Functionalization” und seine potenziellen Kunden, Märkte und Ansätze für die Nutzung dieses Konzepts in der Biotechnologieindustrie diskutiert.
Aussichten auf Kommerzialisierung
In diesem Abschnitt des Papiers geht es um die Entwicklung eines Geschäftsmodells, das die neuen C-H-Bindungen nutzt. Ziel ist es, die Hypothese hinsichtlich der Anwendbarkeit dieser neuen Methode in der Biotechnologie und der Produktion zu testen. Kohlenstoff-Wasserstoff-Bindungen gelten als schwierig in Bezug auf die Replikation im Laborkontext, auch wenn sie in organischen Molekülen beobachtet werden können (Zhang et al. 2018). Eisenbasierte Katalysatoren können dazu beitragen, die Probleme und Einschränkungen der aktuellen Technologie zu überwinden. Dieses Modell ist fortschrittlicher als die derzeit verwendeten, da es zum einen Eisen und kostengünstige Metalle umfasst und zum anderen Perspektiven für abiologische Veränderungen bietet, die mit dieser Technologie möglich sind.
Dies hat Auswirkungen auf die weitere Forschung und die Entwicklung neuer Technologien auf der Grundlage dieses Modells. Laut Zhang et al. (2018, S. 67) “legt die Verwendung des nativen Eisen-Häm-Kofaktors dieser Enzyme zur Vermittlung der sp3-C-H-Alkylierung nahe, dass verschiedene Häm-Proteine als potenzielle Katalysatoren für diese abiologische Transformation dienen könnten. Von dieser Entwicklung können sowohl die Chemie als auch die synthetische Biologie profitieren, die in diesem Beitrag im Vordergrund stehen. So zeigt die Forschung beispielsweise die Synthese von Lyngsäure als Teil ihrer praktischen Anwendung.
Die C-H-Funktionalisierung wurde von vielen Wissenschaftlern erforscht und kann als eine Reaktion beschrieben werden, bei der die Bindung gespalten und durch ein Übergangsmetall ersetzt wird. In den Artikeln von Daugulis, Roane und Tran (2015) und He et al. (2015) werden beispielsweise verschiedene Ansätze zur Katalyse unter Verwendung unterschiedlicher Metalle beschrieben. Daher kann der Wettbewerber ähnliche Modelle wie das in diesem Beitrag beschriebene verwenden.
Das Problem besteht darin, dass die derzeitige Methode der Funktionalisierung von Kohlenstoff-Wasserstoff-Bindungen kompliziert ist und den Einsatz teurer Materialien erfordert, was sich auf die Effizienz des Prozesses und den Endpreis des Produkts auswirkt. Die vorliegende Studie bietet einen neuartigen Ansatz, der die Verwendung von Eisen als kostengünstige Alternative vorsieht. Laut Davies und Morton (2017) ist die C-H-Funktionalisierung ein beliebtes Forschungsgebiet und kann der Chemie viele Vorteile bringen, da sie die Art und Weise, wie Chemikalien hergestellt werden, verändern kann.
Dies vermittelt ein Verständnis für die potenzielle kommerzielle Nutzung des in dem Papier beschriebenen Modells, da es in einer Vielzahl von Bereichen angewendet werden kann. Ein Produktkonzept ist ein neuer Ansatz zur Funktionalisierung von Kohlenstoff-Wasserstoff-Bindungen durch die Verwendung von Eisen. Um die Suche nach Kunden für diese Technologie zu erleichtern, muss man verstehen, welche Auswirkungen diese Innovation auf den Markt hat.
Der Kundenfindungsprozess für diese Technologie ist der erste Schritt zur Identifizierung des potenziellen Marktes und der Kunden, die in der Lage sein werden, das Funktionalisierungsverfahren zu lizenzieren. Zhang et al. (2018) argumentieren, dass Biologen heute nur eine begrenzte Anzahl von Methoden zur Herstellung von Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen zur Verfügung steht. Eine neue enzymatische Strategie kann helfen, dieses Problem zu überwinden, erleichtert durch die Grenzen der modernen Technologie, die entweder mit Enzymen der Methylgruppe oder durch Konjugation von radikalem Akzeptorsubstrat arbeiten kann (Zhang et al. 2018). Sowohl die pharmazeutische Industrie als auch Unternehmen, die Kunststoffe herstellen, können von dieser Entdeckung profitieren, da sie einen neuen Weg zur Synthese einer C-C-Bindung bietet, der den Herstellungsprozess verbessern wird.
Die in diesem Papier beschriebenen innovativen Elemente sind das neue Modell der Synthese von Kohlenstoff-Wasserstoff-Bindungen durch Funktionalisierung, die früher ohne neuartige Metalle nicht möglich war. Bei diesem Modell wird die Eisenkatalyse als Teil des Prozesses eingesetzt. Die Verwendung von Proteinen und Eisen als Katalysatoren für diese Technologie kann das derzeitige Modell, das Edelmetalle verwendet, ersetzen. Daher bietet diese Strategie einen kostengünstigeren Ansatz für die Funktionalisierung von C-H-Bindungen.
Der hohe Umsatz und die Selektivität, die sich aus dieser Technologie ergeben, ermöglichen es den Wissenschaftlern, weitere neuartige Methoden der Funktionalisierung auf der Grundlage des in diesem Beitrag vorgestellten Modells zu entwickeln. Laut Clarke und Kitney (2016, S. 243) “erfordern bedeutende globale Herausforderungen die Entwicklung noch effektiverer Herstellungslösungen.” Die Fähigkeit, C-H-Strukturen effizienter herzustellen, wird Unternehmen helfen, ihren Entwicklungsprozess zu verbessern.
Darüber hinaus kann diese neue Methode viele biotechnologische Produkte in der Herstellung erschwinglicher machen. So kann die Industrie beispielsweise von der Entwicklung von Erdölderivaten profitieren, die sowohl kostengünstig als auch umweltfreundlich sind (Green Chemistry: Au naturel catalyst mimics 2017). Auf der Grundlage des vorgeschlagenen Modells können verschiedene komplexe Chemikalien hergestellt werden, zum Beispiel Medikamente oder verschiedene Kunststoffe.
Geistiges Eigentum Potenzial
Das Potenzial für geistiges Eigentum (IP) besteht in der Fähigkeit, den einzigartigen Prozess der Funktionalisierung von C-H-Bindungen mit Hilfe des Eisens zu patentieren. Dehns (2017) erklärt, dass Wissenschaftler eine Idee patentieren können, um sie weiter zu lizenzieren, was dazu beiträgt, die Besonderheiten des Angebots für Unternehmen zu definieren, die die Lizenz erwerben möchten. Am besten ist es, vor Ort zu beginnen und ein Patent im Vereinigten Königreich anzumelden, auch weil die Anfangskosten auf mindestens 3.000 £ pro Anmeldung geschätzt werden. Daher kann diese Technologie zunächst im Vereinigten Königreich patentiert und Biotechnologie- und Pharmaunternehmen in diesem Land angeboten werden, und dann können die Aktivitäten auf die globale Ebene ausgeweitet werden.
Eine PTC-Anmeldung kann Forschern helfen, ihre Funktionalisierungsstrategie weltweit zu schützen. Nach Scherkow (2016) ist es zunächst entscheidend, die Art der Technologie zu bestimmen, die patentiert werden soll, was zur Festlegung der erforderlichen spezifischen Verfahren beiträgt. Es sei darauf hingewiesen, dass Patente für Biotechnologieunternehmen von wesentlicher Bedeutung sind, da sie die ordnungsgemäße Nutzung der von bestimmten Personen entwickelten Innovationen ermöglichen.
Laut Sherkow (2016) bestehen Schwierigkeiten, weil viele Unternehmen in der Branche nach einem Plattformmodell entwickeln, d. h. sie schaffen Lösungen für spezifische Probleme, die in einer Vielzahl von Branchen weiter angewendet werden können. Der Autor empfiehlt, sich auf Patente zu konzentrieren, die für den Schutz von im Labor entwickelten Tests bestimmt sind, was ein Konzept ist, das dazu beiträgt, ein Patent für ein Verfahren zu erhalten, das dem in diesem Papier diskutierten ähnelt.
Es sei darauf hingewiesen, dass der in diesem Artikel vorgestellte Ansatz zwar neu ist, ähnliche Methoden aber auch von Wettbewerbern entwickelt werden können. Sherkow (2016) stellt fest, dass über 80 % des Produktwerts verloren gehen, wenn mehr als fünf konkurrierende Unternehmen auf dem Markt vertreten sind. Daher besteht bei der Patentierung von geistigem Eigentum für diese Funktionalisierungstechnologie die Gefahr, dass der Wert dieser Strategie geschmälert wird, wenn die Wissenschaftler andere unedle Metalle für das Verfahren verwenden können.
Erstens ist zu beachten, dass es mehrere Arten von geistigem Eigentum gibt, die unterschiedliche Auswirkungen auf die Nutzung haben. Nach Paul, Thangaraj und Ma (2015) besteht der beste Ansatz für die Vermarktung von Biotechnologie darin, eine Entdeckung zu patentieren und die Technologie an Unternehmen zu lizenzieren, die an dem kommerziellen Produkt arbeiten, das an Kunden verkauft werden soll. Es liegt auf der Hand, dass der vorgeschlagene Funktionalisierungsprozess das Potenzial hat, weltweit angewendet zu werden; aufgrund der Auswirkungen auf das geistige Eigentum sollte die Umsetzung jedoch auf lokaler Ebene beginnen.
Technologie-Plattform
Die Größe des derzeitigen Marktes kann anhand der Informationen über die Anwendung von C-H-Bindungen in der Produktion geschätzt werden. Die Technologieplattform für dieses Projekt ist mit der Molekularbiologie verbunden. Diese Wissenschaft ermöglicht eine effizientere Strategie für die Funktionalisierung von C-H-Bindungen, die eine effizientere Herstellung von Chemikalien ermöglichen wird. Ermöglicht wird dies durch einen verbesserten Katalyseprozess und die Verwendung von Eisen.
Laut Zhang et al. (2018, S. 70) “kann Cytochrom P450 die Fähigkeit erwerben, C-C-Bindungen aus sp3-C-H-Bindungen zu konstruieren.” Darüber hinaus kann die Liste der Selektivitäten für dieses Experiment mit verschiedenen Materialien, die in der Natur vorkommen, verbessert werden. So kann der Wissenschaftler den Prozess weiter anpassen und Alternativen entdecken, und die Technologie wird Unternehmen zugute kommen, die in der medizinischen und synthetischen Biologie tätig sind.
Die Umsetzung kann in jedem Labor leicht erfolgen, da die Methode keine ausgefeilte Technologie oder seltene Materialien erfordert. Daher wird es einfach sein, diese Funktionalisierungsstrategie anhand der von Zhang et al. (2018) bereitgestellten Informationen zu replizieren. Zu den Engpässen bei der Umsetzung können Schwierigkeiten bei der Erlangung eines Patents und mögliche Nachahmungen der Technologie durch Wettbewerber gehören.
Zusammenfassung des Kundenfindungsprozesses
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Prozess der Kundenentdeckung die Untersuchung der Technologie und die Identifizierung möglicher Anwendungen beinhaltet. Dieses Papier bietet einen neuen Ansatz für die C-H-Funktionalisierung, der die Effizienz in der synthetischen Biologie und der Biotechnologiebranche erheblich verbessern kann, was der Hauptvorteil dieser Innovation ist. Zhang et al. (2018) haben die Überlegenheit ihres Modells klar definiert. Zu den bestehenden Engpässen und den erforderlichen zusätzlichen Forschungsarbeiten gehört die Notwendigkeit, andere Funktionalisierungsmodelle zu entdecken, die auf dem Modell der Eisenfunktionalisierung basieren und dazu beitragen, mögliche IP-Nachteile zu mildern. Die Funktionalisierung auf Eisenbasis ist im Vergleich zu den Wettbewerbern kosten- und zeiteffizienter.
Kunden-Validierung
Ziel dieses Abschnitts ist es, einen geeigneten Verkaufsprozess für die neue Technologie der Enzymsynthese für C-H-Bindungen zu entwickeln, der im Kontext der realen Industrie wiederholt und skaliert werden kann. Die Marktbasis für dieses Projekt umfasst Biotechnologieunternehmen, Organisationen, die Medikamente herstellen, und Unternehmen, die Kunststoffe produzieren. Da die Technologie eine fortschrittlichere Version der Funktionalisierung mit Eisen bietet, kann davon ausgegangen werden, dass diese Unternehmen bereit sind, Lizenzen für das betreffende Verfahren zu vergeben, wodurch sie Zeit und Kosten sparen können.
Der wichtigste Aspekt der Kommerzialisierung ist die Fähigkeit, den Prozess der C-H-Bindungsfunktionalisierung in anderen Unternehmen für die Herstellung neuer Materialien zu replizieren. Zunächst ist anzumerken, dass große Pharmaunternehmen von dieser Entdeckung profitieren können, da ihre Forschung und Entwicklung nicht die gleichen Ergebnisse liefern kann. Der Autor argumentiert, dass trotz der fortschrittlichen Industrie, die Tausende von Medikamenten gegen verschiedene Krankheiten im menschlichen Körper herstellt, viele neue Behandlungsmodelle eingeführt werden können. Die von Zhang et al. (2018) beschriebene Strategie der Funktionalisierung kann jedoch auch in anderen Branchen angewendet werden. So kann beispielsweise die synthetische Biologie, die Technologie und Biologie miteinander verbindet, ebenfalls davon profitieren.
Es wird davon ausgegangen, dass der Markt für diese neue Technologie aus Herstellern in der Biotechnologiebranche besteht, z. B. aus pharmazeutischen Unternehmen. Nach Angaben von Allied Market Research wird die Marktgröße der synthetischen Biologie auf 5,2 Milliarden Dollar geschätzt (Synthetic biology market to grow 2019). Darüber hinaus wird davon ausgegangen, dass der Markt bis 2020 jährlich um 23 % wachsen wird.
Ein weiterer Markt, auf den diese Entdeckung zutrifft, ist die Pharmaindustrie. Laut ABPI gibt es im Vereinigten Königreich etwa 573 Unternehmen, die in dieser Branche tätig sind (Number of biopharma enterprises 2017). Außerdem muss die Pharmaindustrie im Vereinigten Königreich im Rahmen dieses Berichts berücksichtigt werden, da die in diesem Papier angebotene Technologie auch von diesen Unternehmen genutzt werden kann. Laut Anekwe (2015) wurde der Gesamtwert dieser Branche im Jahr 2015 auf 56,2 Milliarden Pfund geschätzt, wovon 32,4 Milliarden Pfund von großen medizinischen Unternehmen erwirtschaftet wurden. Es ist anzumerken, dass die C-H-Bindungsfunktionalisierung nicht in allen Prozessen innerhalb der genannten Branchen eingesetzt werden kann. Es besteht jedoch ein erhebliches Potenzial für diese Technologie.
Die Marktverteilung besteht aus Pharmaunternehmen und Unternehmen, die Kunststoffe entwickeln. Außerdem stellen Clarke und Kitney (2016) fest, dass die Biotechnologie zur Herstellung von Medikamenten, Lebensmitteln oder Feinchemikalien verwendet werden kann. Die Autoren erwähnen, dass dieser Wissenschaftsbereich aufgrund seiner vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten eine wesentliche Bedeutung für die Menschheit hat und sich weiter entwickeln wird. In diesem Fall sind die Hauptkonkurrenten Prokarium und Oxford Genetics, deren Hauptziel es ist, biotechnologische Lösungen für Unternehmen zu etablieren (Kirk 2018). Daher hat das neue Modell der C-H-Synthese das Potenzial, in mehreren Branchen angewendet zu werden.
Im Allgemeinen sollte der Prozess der Kundenvalidierung darin bestehen, zu ermitteln, ob die angesprochenen Branchen von der vorgeschlagenen Lösung profitieren können. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, festzustellen, ob die bestehenden Bereiche, in denen das vorgeschlagene Konzept angewandt werden kann, ein Potenzial für Wachstum und Entwicklung haben. Laut Clarke und Kitney (2016) wird die Branche im Vereinigten Königreich von der Regierung durch die 2011 entwickelte “Synthetic Biology Roadmap” unterstützt.
Daher beschäftigen sich mehrere Wissenschaftszentren mit der Entwicklung neuer Technologien und Modelle in diesem Bereich. Die Autoren geben an, dass mehr als fünfzig Start-up-Unternehmen gegründet wurden und derzeit an neuen Produkten für diese Branche arbeiten. Kirk (2018) argumentiert, dass im Vereinigten Königreich viele Start-up-Unternehmen gegründet wurden, die an Biotechnologieprojekten und insbesondere an der synthetischen Biologie arbeiten. Dies bedeutet, dass es viele potenzielle Kunden gibt, die von der Lizenzierung dieses C-C-Funktionalisierungsmodells profitieren können.
Angesichts der Zahl der neuen Unternehmen, die in der Branche gegründet wurden und diese Technologie nutzen können, besteht ein Potenzial. Außerdem betont Kirk (2018), dass Startup-Unternehmen im Bereich der Herstellung von synthetischer Biologie über 620 Millionen Pfund von Investoren erhalten haben. Dies deutet darauf hin, dass die in diesem Beitrag erörterte Lösung einen erheblichen Wert für die Branche haben könnte. Es ist anzumerken, dass der Bereich der synthetischen Biologie vielfältig ist und nicht immer die Verwendung von C-H impliziert; dennoch kann das Unternehmen davon profitieren, wenn es seine Technologie für diese Branche anbietet.
Die von den Autoren erörterte Verwendung von Cytochrom P450 hat Auswirkungen auf die Arbeit in der pharmazeutischen Industrie und insbesondere auf die Entdeckung neuer Wege zur Lösung von Problemen mit menschlichen Proteinen. Diese Proteine sind besonders wichtig, weil sie die Bildung und den Stoffwechsel von Elementen in menschlichen Zellen erleichtern. Dazu gehören Hormone und Fette, was für die Entwicklung von Medikamenten von großer Bedeutung sein kann.
Wie bereits erwähnt, verfügen konkurrierende Unternehmen bereits über einen etablierten Ansatz für die C-H-Funktionalisierung. Die Funktionalisierung nach dem Stand der Technik wird von Davies und Morton (2017, S. 936) als “metallkatalysierte intermolekulare C-H-Insertionsreaktionen von Carbenen und Nitrenen” beschrieben. Die Autoren argumentieren jedoch, dass in den meisten Fällen eine Optimierung des Prozesses erforderlich ist, um das erwartete Ergebnis der Funktionalisierung zu erzielen.
Ein Aspekt davon ist die Verwendung von Edelmetallen, die hohe Kosten für das Verfahren verursacht. Su, Cao und Shi (2015) argumentieren, dass dieser Aspekt der Molekularchemie besonders wichtig ist und daher Fortschritte in diesem Bereich für viele Branchen von entscheidender Bedeutung sind. Der Grund dafür ist, dass das in dem Papier beschriebene Verfahren zur Herstellung wertvoller chemischer Elemente verwendet werden kann. Der wichtigste Faktor ist, dass das vorgeschlagene Konzept zusätzliche Materialien verwendet, die in der Natur reichlich vorhanden sind, was den Herstellungsprozess vereinfacht.
Der Vorteil dieses Unternehmens besteht also darin, dass die Synthese von C-H-Bindungen derzeit aufgrund der vorhandenen Technologie begrenzt ist, was die Fähigkeit der Unternehmen, mit diesen Bindungen zu arbeiten, beeinträchtigt. Aufgrund der Tatsache, dass diese Technologie patentiert werden kann, wird das Unternehmen in den nächsten fünf Jahren in der Lage sein, mindestens 25 % des Weltmarktes für die Funktionalisierung von C-H in den oben beschriebenen Branchen zu erreichen.
Der Grund dafür ist, dass die vorgeschlagene Technologie viele Vorteile bietet und aufgrund der Verwendung von Materialien, die gewonnen werden können, leicht umzusetzen ist. Der Nutzen, den diese Technologie dem Markt bringen wird, betrifft sowohl die Effizienz der C-H-Funktionalisierung als auch die Auswirkungen auf die weitere Forschung und Entwicklung. Daher wird das vorgeschlagene Konzept dafür sorgen, dass die von Biotechnologieunternehmen in einer Vielzahl von Branchen angewandten Strategien kostengünstiger und weniger zeitaufwendig sind.
Bei der Umsetzung dieser C-C-Synthesetechnologie sind mehrere Hürden zu überwinden. Erstens ist die Anmeldung eines Patents für geistiges Eigentum im Vereinigten Königreich sowohl teuer als auch zeitaufwändig. Außerdem muss das Unternehmen in den folgenden Jahren in ein PTC investieren, das es ihm ermöglicht, die oben beschriebene Technologie international zu nutzen. Zweitens kann die Finanzierung von Biotechnologie aufgrund der hohen Risiken, die mit dieser Branche verbunden sind, begrenzt sein.
Schließlich könnten auch kommerzielle Unternehmen, die bereits in dieser Branche tätig sind, von dieser Entdeckung betroffen sein. Wie bereits erwähnt, verfügen derzeit viele Unternehmen im Vereinigten Königreich über ausreichende Finanzmittel von Investoren oder staatliche Unterstützung, die durch die Anwendung dieser Technologie an Gewinn verlieren könnten. Dies wird besonders deutlich, weil bei dem vorgeschlagenen Ansatz Eisen anstelle der weit verbreiteten Edelmetalle für die C-H-Funktionalisierung verwendet wird.
Die Branchen, in denen die vorgeschlagene Technologie eingeführt werden soll, sollten ebenfalls untersucht werden, um die Gültigkeit der Anwendung und mögliche Hindernisse zu ermitteln. Außerdem argumentiert Van Reenen (2002), dass die Biotech-Industrie aufgrund wirtschaftlicher Schwierigkeiten unter großem Druck steht. Dies hängt mit den Skandalen der Vergangenheit und der Unfähigkeit einiger Unternehmen zusammen, ordentliche Ergebnisse zu liefern, was zu zusätzlicher Aufmerksamkeit in der Öffentlichkeit führt. Darüber hinaus können bei Anwendungen in der pharmazeutischen Industrie die anschließenden klinischen Versuche ein Risiko für das Unternehmen darstellen, da der Prozess der Prüfung und Markteinführung eines neuen Medikaments langwierig und komplex ist.
Insgesamt besteht der Prozess der Kundenvalidierung darin, zu ermitteln, wo die potenziellen Kunden für die C-H-Bindungsfunktionalisierung von dieser Technologie profitieren können. Paul, Thangaraj und Ma (2015, S. 1209) stellen fest, dass “die Biotechnologie seit über 30 Jahren ein Schwerpunkt für wissenschaftliche Innovationen und Fortschritte und ein wichtiger Motor für das kommerzielle Interesse an der Wissenschaft ist”. Daher hat das in diesem Papier vorgeschlagene Konzept ein erhebliches Marktpotenzial in verschiedenen Branchen. Pharmazeutische Unternehmen bestehen sowohl aus etablierten als auch aus neu gegründeten Organisationen, die dieses kosteneffiziente Modell nutzen können, während die Herstellung von synthetischer Biologie weiter wächst und sich entwickelt.
Schlussfolgerung
Insgesamt betrachtet dieser Bericht die Marktaussichten der im Artikel “Enzymatic Assembly of Carbon-Carbon Bonds via Iron-Catalysed sp3 C-H Functionalization” vorgestellten Strategie. Im Allgemeinen können die pharmazeutische Industrie, die synthetische Biologie und die Kunststoffindustrie von diesem Ansatz profitieren, der im Vergleich zu Standardmethoden kostengünstiger und zeitsparender ist. Der geschätzte Wert der Märkte, die von dieser Entdeckung profitieren können, beträgt 61,4 Milliarden Pfund, und diese Branchen werden weiter wachsen.
Referenzliste
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