CultiLux - Entwicklung und Etablierung einer innovativen Vorrichtung zur Beleuchtung phototropher und photomixotropher Organismen in orbital geschüttelten Kulturgefäßen

In Bioverfahrenstechnik und Biotechnologie werden zunehmend phototrophe und photomixotrophe Organismen wie Cyanobakterien und pflanzliche Zellkulturen experimentell untersucht. Das für diese Screening-Untersuchungen bestens geeignete Respiration Activity MOnitoring System® (RAMOS®) der Firma HiTec Zang GmbH bietet jedoch aktuell keine Möglichkeit zur photonischen Anregung. Aus dieser Situation heraus wurde die gemeinsame Entwicklung einer Beleuchtungseinheit bestehend aus Hochleistungs-LEDs und einer vollautomatischen Ansteuerung zur Erzeugung von Beleuchtungsprofilen für ein weites Anwendungsspektrum im Bereich desZellkulturscreenings zwischen der Firma und der TU Dresden begonnen.

beleuchtetes RAMOS-System Cultiluxeinheit — Cultilux-Beleuchtungseinheit

Die Innovation liegt vor allem in der Entwicklung einer steuer- und regelbaren LED-Belichtungseinheit für Schüttelkolben, welche grundsätzlich für die Kultivierung jeglicher phototropher Organismen geeignet sein soll. Die Abbildung zeigt den geplanten modularen Aufbau aus LED-Platte und Schüttelkolben. Die Schüttelkolben werden dabei von unten durch die LED beleuchtet, der Aufbau ermöglicht den Einbau verschiedener Materialien zur Diffusion, Dimmung oder auch Filterung des Lichts. Die LED-Platten werden mit einer Steuerbox zur Regelung des gewünschten Lichtregimes verbunden.

Algen in beleuchtetem RAMOS-System — Algenkultivierung im beleuchteten Cultilux-RAMOS-System

Das Projekt gliedert sich in zwei Teilprojekte: An der TU Dresden erfolgen die Erarbeitung der technischen Randbedingungen wie bspw. Belichtungszeit, Belichtungszyklen etc., die Beschaffung bzw. Erzeugung phototropher und photomixotropher Zell- und Gewebekulturen, die Projektierung des experimentellen Versuchsaufbaus sowie die experimentelle Überprüfung durch Versuche mit genannten Zellkulturen. Die Firma HiTec Zang GmbH führt die Auslegung, Konstruktion und den Bau des Inkubators durch, welcher die komplette Beleuchtungseinheit beherbergt und für die Temperierung des Systems notwendig ist. Zudem wird die Implementierung der Steuerbox in das RAMOS-Leitsystem nebst Treiberentwicklung durchgeführt. In Zusammenarbeit wird dann eine nutzerfreundliche Bedienoberfläche der Software entwickelt.