Beschleunigte Bioprozessentwicklung mit Kuhner TOM und fermSYS - VOC Sensoren
- 10. Juli
- 2 Min. Lesezeit
Aktualisiert: 22. Juli
Die Suche nach dem optimalen Medium und geeigneten Prozessbedingungen ist der zentrale Schritt in der biotechnologischen Prozessentwicklung. In der Praxis ist dieser jedoch zeit- und ressourcenintensiv: Viele Varianten werden parallel getestet, Echtzeitdaten sind begrenzt und Entscheidungen beruhen oft auf Endpunktanalysen wie Biomasse oder Produkttiter.
Schüttelinkubatoren wie z.B. das Kuhner TOM-System ermöglichen reproduzierbare Kultivierung mit hoher Parallelisierung. Durch die kontinuierliche Erfassung von O₂- und CO₂-Daten liefern sie bereits wertvolle Informationen über Wachstum und Stoffwechselaktivität. Für ein umfassendes Prozessverständnis bleiben jedoch wichtige Fragen offen:
Wann entstehen Nebenprodukte?
Wann tritt metabolischer Stress auf?
Zusätzliche metabolische Einblicke durch VOC-Analyse
Hier erweitert das fermSENSE – MULTI FLOW System von fermSYS die Sicht auf den Prozess. Durch die Online-Analyse flüchtiger organischer Verbindungen (Volatile Organic Compounds, VOCs) werden metabolische Veränderungen in Echtzeit sichtbar. VOCs dienen dabei als:
metabolische Fingerabdrücke,
Frühindikatoren für Prozessveränderungen,
Signale für Nebenproduktbildung und Zellstress.
Während das Kuhner TOM System, wichtige physikalisch-chemische Prozessdynamiken erfasst, liefert das fermSENSE – MULTI FLOW System zusätzliche metabolische Informationen. Die Kombination beider Systeme ermöglicht ein datengetriebenes Screening mit deutlich höherer Aussagekraft.
Der Use Case: New Level Media Screening
In einem typischen Experiment werden bis zu acht Schüttelkolben parallel kultiviert.
Ziel ist es, ein Medium zu identifizieren, das:
hohe Biomassebildung ermöglicht,
eine hohe Produktausbeute unterstützt,
und gleichzeitig die Bildung unerwünschter Nebenprodukte minimiert.
Beobachtungen
Die Daten zeigen, dass die VOC-Signale bereits während der Phase maximaler Sauerstoffaufnahme stark zunehmen. Der Beginn der exponentiellen VOC-Bildung fällt nahezu mit dem OTR-Maximum zusammen. VOCs könnten daher als früher metabolischer Indikator dienen, um Veränderungen im Stoffwechselzustand bereits während der aktiven Wachstumsphase zu erkennen.
Mehr als nur Messung:
Die Kombination aus Kuhner-Prozessdaten und fermSENSE - Metabolitprofilen macht Screening-Experimente aussagekräftiger. Sie schafft die Grundlage für datengetriebene Entscheidungen und eröffnet langfristig den Weg zu automatisierter Prozessoptimierung und Closed-Loop-Fermentation.
Fazit: Ein starkes Duo für moderne Prozessentwicklung
Für das Screening im Labor bedeutet das konkret:
=> Mehr Daten => Bessere Entscheidungen => Schnellere Entwicklung.
Die Kombination aus dem Kuhner TOM System und fermSYS zeigt, wie bestehende Laborinfrastruktur gezielt erweitert werden kann, um echte Prozessintelligenz zu erreichen.
Call-to-Action
Interessiert daran, wie sich Echtzeit-Monitoring in bestehende Shaker-Setups integrieren lässt?
Erfahren Sie mehr über die Möglichkeiten von fermSYS in Kombination mit Kuhner-Systemen – und wie Sie Ihre Fermentation datengetrieben optimieren können.
Literatur:
Brandstetter, J. (Kühner Shaker GmbH, Herzogenrath, Deutschland); Janetzy, R. (Westfälische Hochschule, Recklinghausen, Deutschland); Schulte, A. (Kühner Shaker GmbH, Herzogenrath, Deutschland); Eiden, F. (Westfälische Hochschule, Recklinghausen, Deutschland): Optimierte Fermentation durch smarte Online-Messmethoden. GIT (18 März 2025).
Verfügbar unter: https://analyticalscience.wiley.com/content/article-do/optimierte-fermentation-durch-smarte-online-messmethoden
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