Integrierte Impedanzspektroskopie für das biotechnologische Massenscreening aerober Zellkulturen

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Die Generierung neuer Zielmoleküle durch die molekulare Biotechnologie hat zu einem riesigen Bedarf an effizienten und hochdurchsatzfähigen Screening (HTS)-Verfahren geführt. Hierfür müssen miniaturisierte Messverfahren zur gleichzeitigen Bestimmung der Reaktionskinetiken im (l-Maßstab entwickelt werden. Aufgrund ihrer einfachen Handhabung und ihrer hohen Expression stellen Bakterien und Hefen bevorzugte Produktionssysteme für Biomoleküle dar. Das Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die grundlagenorientierte Untersuchung eines HTS-tauglichen online-Messverfahrens zur Biomassebestimmung und Stoffwechselbeobachtung aerober Zellkulturen in 96er Mikrotiterplatten (MTP). Es sollen ein galvanisch entkoppeltes Impedanzmessverfahren sowie ein galvanisch gekoppeltes Verfahren mit neuartigem Iridiumoxid-basiertem Elektrodenmaterial untersucht und miteinander verglichen werden. Wichtiger Untersuchungsschwerpunkt ist der Einfluss des Schüttelvorgangs der MTP auf die Messsignale. Schließlich soll eine kombinatorische Impedanzspektroskopie aufgebaut werden, in der exemplarisch bis zu 4*4 Wells einer 96er MTP, die mit unterschiedlichen Zelllösungen gefüllt sind, parallel charakterisiert werden. Der hohe Parallelisierungsgrad der HTS-Verfahren in Kombination mit der hohen Informationsdichte der gemessenen Impedanz bietet somit das Potenzial für neue Produkte, die auf molekularbiologischem Wege hergestellt, schneller, sicherer und effizienter in den Markt eingeführt werden können.