Online-Monitoring von Mikrobioreaktorarrays mittels 2D-Fluoreszenzspektrenanalyse

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Jochen Büchs; Professor Dr. Bernd Hitzmann
• Fachliche Zuordnung: Bioverfahrenstechnik
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 226157544

Ein System für das Online-Monitoring von parallelisierten und automatisierten Mikrobioreaktoren mittels 2D-Fluoreszenzspektrenanalyse soll entwickelt werden. Mit Hilfe dieses Systems sollen essentielle und bislang online unzugängliche Prozessgrößen (Substrat, Wirkstoff, Zwischenprodukt und Produkt) quantifiziert werden. Hierbei wird die auf Mikrotiterplatten (MTPen) basierende BioLector-Technologie als Kultursystem eingesetzt und um ein 2D-Fluoreszenzspektrometer erweitert. Auf Basis der gemessenen Spektren sollen neuartige Online-Methoden etabliert werden, um chemometrische Modelle für biologische Prozesse zu erstellen.Im ersten Schritt wird die BioLector-Technologie für die Aufnahme von 2D-Fluoreszenzspektren erweitert. Gleichzeitig werden Softwarepakete entwickelt, die die Messwertaufnahme und -prozessierung ermöglichen. Die herkömmliche Offline-Methode zur Erstellung chemometrischer Modelle kann anschließend auf eine Vielzahl parallelisierter Kultivierungen übertragen werden. Der technische und zeitliche Aufwand für die Modellerstellung wird somit deutlich reduziert.Im zweiten Schritt wird eine neuartige Online-Methode zur Erstellung chemometrischer Modelle entwickelt. Die dafür benötigten Kalibrierinformationen sollen durch eine Variation der initialen Kultivierungsparameter generiert werden, so dass eine nachträgliche Offline-Probenanalyse nicht länger notwendig ist. Folglich können chemometrische Modelle parallel zur laufenden Kultivierung erstellt werden. Zusätzlich wird die Online-Methode erweitert, indem mittels experimental design aktiv in den Versuch eingegriffen wird: (1) Echtzeit-Anpassung von Zeitpunkt und Auflösung der Messung; (2) Eingriff in die laufenden Kultivierungen über Pulsexperimente.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen