Entwicklung ein- und mehrphasiger Mikroreaktoren als Screening-Instrumente für biologische Prozesse

MikroblasensäuleHintergrund

Nach Schätzungen sind bisher weniger als 5 % der in der Natur vorkommenden Mikroorganismen bekannt und beschrieben. Dieser Sachverhalt verdeutlicht das enorme Potential in der weiteren Erforschung biologischer Systeme, wobei großes Interesse u.a. an der möglichen Entdeckung neuer Wirk- und Wertstoffe oder der Nutzbarmachung und Optimierung effizienter Stoffwechselwege von Mikroorganismen besteht. Durch den Einsatz parallelisierter und kontinuierlich arbeitender Bioreaktorsysteme im Mikromaßstab kann ein schnelles und kostengünstiges Screening sowie die Prozessentwicklung im sog. High-Troughput-Verfahren durchgeführt werden.
Ziele
  • Etablierung einer Mikroblasensäule für die zuverlässige Analyse reaktionskinetischer Parameter
  • Verfahrenstechnische Charakterisierung: Untersuchung der Strömung und des Stoffaustausches
  • Erweiterung und Funktionalitätsprüfung der online-Messtechnik zur Bestimmung von Glukose- und Ethanolkonzentrationen
  • Kontinuierliche Kultivierung und Wachstumsanalyse des Modellorganismus Saccharomyces cerevisiae in einer Mikroblasensäule
  • Aufnahme und computergestützte Modellierung von reaktionskinetischen Daten, Vergleich von Mikro- und Makromaß
  • Modellgestützte Charakterisierung strömungstechnischer Prozessabläufe und Verknüpfung mit biologischer Reaktionskinetik
  • Untersuchung stationärer Stresszustände und Stressbeeinflussung auf das Wachstum vom Modellorganismus Saccharomyces cerevisiae
  • Einsatz eines Mikrobioreaktors als Screening-Instrument für Wirkstoffuntersuchungen, Prozessgestaltung
  • Untersuchung der Wirkstofffreisetzung arzneimittelbeladener Nanopartikel anhand der physiologischen Stressantwort (shock response) von S. cerevisiae- Mutanten
Publikationen
0. Demming S, Vila-Planas J, Zadeh S A, Edlich A, Franco-Lara E, Radespiel R, Büttgenbach S, Llobera A (2011)
Poly(dimethylsiloxane) photonic microbioreactors based on segmented waveguides for local absorbance measurement.

Electrophoresis 32:431-439.

0. Demming S, Hahn A, Edlich A, Franco-Lara E, Krull R, Barcikowski S, Büttgenbach S (2010)
Softlithographic, partial integration of surface-active nanoparticles in a PDMS matrix for microfluidic biodevices.

Phys. Status solidi A, 207:898-903.

0. Edlich A, Magdanz V, Rasch D, Demming S, Zadeh S A, Segura R, Radespiel R, Büttgenbach S, Franco-Lara E, Krull R (2010)
Microfluidic reactor for continuous cultivation of Saccharomyces cerevisiae.

Biotechnol. Prog. 26:1259-1270.

0. Band 51: Edlich, Astrid (2010)
Entwicklung eines Mikroreaktorsystems als Screening-Instrument für biologische Prozesse.

Cuvillier-Verlage • Göttingen, ISBN: 978-3-86955-470-9, ISSN: 1431-7230.