PriMuS-Bioreactor: Printed Multiparameter Sensor Bioreaktor

Die synthetische Biotechnologie arbeitet daran, durch die Modifikation der Stoffwechselwege von Organismen aus leicht zugänglichen Materialien mit geringem kommerziellem Potential, hochwertige Produkte herzustellen. Jegliche Organismen haben Bedarf an Energiequellen und zeigen daher Zufuhr-limitierte Wachstumskurven. Aus diesem Grund ist es zur Prozesssteuerung erforderlich, nicht nur die allgemeinen Reaktionsparameter (Temperatur, pH-Wert, Gelöstsauerstoff) zu erfassen, sondern auch die für das Wachstum nötigen Energiequellen (Kohlenstoffquellen wie Glukose und/oder Stickstoffquellen wie Ammonium oder Nitrat). Die Auswahl an kommerziell verfügbaren Bioreaktoren für die Durchführung von biotechnologischen Versuchen orientiert sich an unterschiedlichen Parametern.

Der PriMuS-Bioreactor stellt eine anpassbare Einweg-Plattform zur Prozesssteuerung und Messwerterfassung in 3D-gedruckten Bioreaktoren dar. Dafür sollen in dem hier dargestellten Kooperationsvorhaben die Expertise des KSI Meinsberg zur Dickschichtsensorentwicklung und die Expertise der TU Dresden, Professur für Bioverfahrenstechnik, zur elektrochemischen und optischen Messwerterfassung, -verarbeitung und -visualisierung, sowie dem Prototypenbau zusammenfließen. Die Besonderheit der im PriMuS-Bioreactor Kooperationsvorhaben dargestellten Neuentwicklung ist eine Stand-alone-Lösung für die Multiparametererfassung von bislang nicht oder nur schwer mit Sensoren zugänglichen modularen 3D-gedruckten sterilisierbaren Bioreaktoren, mit einem Reaktionsvolumen kleiner als 100 mL. Die wissenschaftlich-technische Herausforderung besteht in der zielführenden Kombination zweier additiver Techniken, dem 3D-Druck und der Siebdrucktechnik zur Schaffung einer Plattform für miniaturisierte Bioreaktoren mit integrierter Parameterkontrolle.