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Mit IoT-basierter Prozesssteuerung Methanolvergiftung verhindern

  • Feb 11
  • 2 min read

Updated: 5 days ago

In Zusammenarbeit mit dem Institut für Angewandte Mikrobiologie (iAMB) der RWTH Aachen, dem Innovationszentrum und Corbion (Niederlande).


In den letzten Jahren hat sich die methylotrophe Hefe Ogataea polymorpha als äußerst wertvoller Produktionsorganismus für die heterologe Proteinexpression etabliert. Ihr einzigartiger Stoffwechsel ermöglicht die effiziente Nutzung von Methanol sowohl als Kohlenstoffquelle als auch als Induktor für das starke AOX-Promotorsystem. Die Steuerung des Fermentationsprozesses mit Methanol stellt jedoch eine erhebliche Herausforderung dar, da bereits geringe Überschusskonzentrationen eine toxische Wirkung auf die Zellen haben, während eine Unterversorgung das Wachstum hemmen und die Produktbildung einschränken kann.


Mit fermSYS Smart-Fermentation ermöglicht eine direkte, IoT-basierte Kopplung von VOC-Sensoren und Pumpenantrieben eine dynamische Steuerung der Methanolzufuhr, wodurch die Konzentrationen stets im optimalen Bereich gehalten werden.


Dieser Ansatz umgeht wirksam

  • die problematische frühe Toxizität von Methanol, optimiert die Substrataufnahme der Zellen und führt zu einer deutlichen Steigerung der Zelldichte und der Produktausbeute.

  • die zentrale Schwäche manueller Datenprotokolle –> ihre mangelnde Reaktionsfähigkeit in Echtzeit.

Growth and methanol concentration with manual addition of methanol
Wachstum und Methanolkonzentration bei manueller Zugabe von Methanol
Growth and methanol concentration with continuos monitoring and control of methanol concentration whithin a defined range
Wachstum und Methanolkonzentration bei kontinuierlicher Regelung des Methanolgehalts

Dank der Automatisierung mit fermSYS Smart-Fermentation gewinnen wir durch die kontinuierliche IoT-Überwachung ein neues Maß an Unabhängigkeit im Labor. Diese Freiheit ermöglicht es uns, sich auf das Wesentliche zu konzentrieren – die Auswertung und Verfügbarkeit von Daten – unabhängig vom Standort –, die Planung neuer Experimente und die kreative Lösung komplexer wissenschaftlicher Fragestellungen.


Die einfache Handhabung, insbesondere der Verzicht auf komplexe Softwareinstallationen oder umfangreiche Änderungen am bestehenden Fermenter-Steuerungssystem, macht die Lösung besonders praktisch und geeignet für den breiten Einsatz in biotechnologischen Produktionsumgebungen.


High angle view of a laboratory setup with biotechnological equipment
Lorenzo García Tejada (M.Sc.), Prof. Dr. Lars Blank im Labor des Instituts für Angewandte Mikrobiologie (iAMB) an der RWTH Aachen, Corbion Innovation Centre (Niederlande)


 
 
 
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