Dynamische 13C-Stoffflussanalyse unter metabolisch und prozesstechnisch instationären Bedingungen

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In diesem Projekt soll die Methode der metabolische Stofflußanalyse mit Hilfe von 13C-Markierungsexperimenten erstmals auf die metabolisch instationäre Situation erweitert werden und damit auf die in der industriellen Produktion vorherrschenden Bedingungen. Die Anwendung dieses Standardwerkzeugs des Metabolic Engineering war bisher auf die kontinuierliche Kultur beschränkt. Reaktions- und prozesstechnische Grundlage der neuen Methode ist ein zu entwickelnder spezieller Sensorreaktor für die Durchführung von isotopisch instationären 13C-Markierungsexperimenten. Dieser wird für die Dauer des Experiments mit Hilfe regelungstechnischer Methoden synchron zum Hauptreaktor betrieben. Von Seiten der Analysentechnik wird dann erstmalig die 13C-Markierungsanreicherung in den intrazellulären Intermediaten direkt mit Hilfe hochsensitiver Meßmethoden (LC-MS, 2D-NMR) gemessen. Die Informationsausbeute wird durch Hinzunahme zeitlich aufgelöster Markierungsdaten weiter erhöht. Ziel der Modellbildung und Datenauswertung ist schließlich die Schätzung der intrazellulären metabolischen Stofflüsse aus dem so gewonnenen instationären Datensatz. Zugleich werden modellgestützte Methoden zur statistischen Auswertung und zur optimalen Versuchsplanung mit dem Ziel einer Optimierung der Informationsausbeute entwickelt und angewendet.