fermSYS goes cellcultue
Modernes Zellkultur-Monitoring mit VOC-Sensorik und fermHUB
Einblicke in die Zellkultur in Echtzeit
Zuverlässige Daten und Soft-Sensoren aus Bioprozessen
In vielen Laboren und Forschungs- und Entwicklungsabteilungen (F&E) gehört der Blick in den Inkubator zum täglichen Ritual. Ob Säugetierzellen, Hefen oder bakterielle Kulturen: Die Überwachung von Zellwachstum und Metabolismus ist oft von manuellem Aufwand, Stichproben und zeitverzögerten Offline-Analysen geprägt. Doch moderne Bioprozesstechnik fordert mehr – sie fordert Kontinuität, Automatisierung und echte Einblicke in Echtzeit.
Hier schließt sich der Kreis aus innovativer Gasphasen-Sensorik und smarter Software-Infrastruktur: Die Kombination aus einem VOC-Sensor (Volatile Organic Compounds) und der fermHUB-Plattform hebt das Monitoring von Zellkulturen auf ein völlig neues Level.
Das Prinzip: Was die Abluft über den Zustand der Zellen verrät
Stoffwechselprozesse von Zellen hinterlassen Spuren – nicht nur im Medium, sondern auch in der Gasphase darüber (Headspace / Abgas). Flüchtige organische Verbindungen (VOCs) und Metabolite verändern sich dynamisch, während die Kultur wächst, in die Exponentialphase eintritt oder in den Stressmodus übergeht.
Ein kompakter VOC-Sensor, wie er im Setup von fermSYS direkt an Kulturgefäße (wie Standard-T-Flaschen oder Bioreaktoren) angeschlossen wird, erfasst diese flüchtigen Metaboliten kontinuierlich.
Der Clou: Das System fasst die komplexen Signale der Metabolite in einem aussagekräftigen Gesamtwert zusammen – es misst kontinuierlich die dynamische Veränderung in der Abluft, ohne dass dafür sterile Barrieren durchbrochen werden müssen.
Laboraufbau für Zellkulturen mit VOC-Abgassensor
Daten im Fluss: Die Rolle von fermHUB
Sensoren allein erzeugen nur Rohdaten. Der wahre Wert entsteht dort, wo diese Daten zusammenlaufen, interpretiert und visualisiert werden. Hier kommt fermHUB ins Spiel.
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Zentrales Dashboard: Alle Sensor-Streams laufen in einer einheitlichen Benutzeroberfläche zusammen, was den Übergang von klassischem Monitoring hin zu fortschrittlicher Prozessautomatisierung ("From Monitoring to Autonomy") nahtlos ermöglicht.
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Entwicklung von Softsensoren für Zellviabilität: Ein besonderer Clou der Plattform ist die Möglichkeit, Softsensoren zu implementieren. Durch die Kombination der kontinuierlichen VOC-Abluftdaten mit mathematischen Modellen und Algorithmen lassen sich komplexe und schwer direkt messbare Parameter – wie die Zellviabilität oder die Lebendzelldichte – in Echtzeit berechnen und vorhersagen. Das ersetzt aufwendige manuelle Viabilitätsfärbungen durch einen intelligenten, virtuellen Sensor im Dashboard.
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Frühzeitige Erkennung von Anomalien: Da der VOC-Sensor non-invasiv und in Echtzeit misst, schlägt fermHUB Alarm, sobald sich metabolische Trends unvorhergesehen ändern – pH-Wert-Verschiebungen oder optische Dichten im Labor sichtbar werden.
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Reproduzierbarkeit in der F&E: Versuchsreihen lassen sich digital dokumentieren, vergleichen und durch automatisierte Protokolle besser standardisieren.
Anwendungsbeispiel aus der Praxis: Smarter Workflow in der T-Flasche
Ein typisches Szenario in der biotechnologischen oder pharmazeutischen F&E: Die Kultivierung adhärente oder suspensionstypischer Zellen in Standard-Kulturgefäßen.
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Der Aufbau: Über einen sterilen Schlauchanschluss wird ein kompakter VOC-Sensor direkt in den Gaskreislauf einer Zellkultur-Flasche integriert. Das geschlossene System bleibt steril, während die Abluft kontinuierlich analysiert wird.
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Die Überwachung: Während die Zellen im Inkubator heranwachsen, streamt der Sensor die VOC-Daten in Echtzeit an die fermHUB-Software. Forschende sehen auf einen Blick die Metabolik-Kurve sowie die über Softsensoren ermittelten Viabilitäts-Trends auf ihrem Dashboard.
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Der Nutzen: Tritt unerwartet ein Stoffwechselwechsel auf oder kommt es zu einer Kontamination, reagiert die Kurve sofort. F&E-Teams sparen sich zeitaufwendige manuelle Probenahmen, minimieren das Kontaminationsrisiko durch offene Handgriffe und gewinnen präzise Einblicke in die kinetischen Phasen ihrer Kultur.
Fazit: Weg von der Stichprobe, hin zur Prozessklarheit
Für Labore und F&E-Abteilungen, die ihre Prozesse beschleunigen und vertiefen wollen, ist die Kombination aus VOC-Sensorik und fermHUB ein starkes Werkzeug. Sie ersetzt das Rätselraten zwischen den Probenahme-Intervallen durch lückenlose, digitale Transparenz – ein entscheidender Schritt, um von der reinen Beobachtung zur intelligenten Bioprozess-Steuerung zu gelangen.
Welche Parameter überwachen Sie in Ihren Zellkulturen aktuell noch manuell? Diskutieren Sie mit uns!