Development and innovative microscopic systems for bioprocess monitoring

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Mikroskopische Verfahren werden in allen biotechnologisch arbeitenden Laboratorien eingesetzt, um detaillierte Informationen über den Zustand der kultivierten Zellen und somit über den Bioprozeß zu erhalten. Hauptsächlich werden dabei Mikroskope in der Art verwendet, daß aus dem Bioprozeß entnommene Zellproben offline analysiert werden. In diesem Projekt soll ein neuartiges Insitu-Mikroskop (ISM) entwickelt und gebaut werden, welches die Beobachtung von Zellen direkt im Bioprozeß ohne eine Probeentnahme ermöglicht. Die Auswertung der Bilder wird mit Routinen der digitalen Bildverarbeitung erfolgen, deren Optimierung ebenfalls Teil des Projektes ist. Dieses Mikroskop soll zur Beobachtung der Kultivierungen von synchronen Hefen und rekombinanten Tierzellen eingesetzt werden. Dabei sollen Informationen sowohl über Zellzahl und Zellgrößenverteilung, als auch über die Zellvitalität und -morphologie gewonnen werden. Diese Ergebnisse sollen dann mit den Ergebnissen der Durchflußcytometrie, die als Referenzanalytik für diese Parameter eingesetzt wird und detaillierte Informationen über den Zellzyklus und -zustand liefert, verglichen werden. Ein Schwerpunkt der Untersuchungen wird auf der Quantifizierung von Zellschädigungen durch unterschiedliche Medienbestandteile und -zusätze liegen. Die mit dem Insitu-Mikroskop gewonnenen Ergebnisse sollen während des Projektes auch zur Prozeßsteuerung verwendet werden. Dabei wird auch ein Internetmodul zur Datenübertragung und ISM-Steuerung entwickelt.