Arbeitsgruppen
AG Solle

Forschung der Arbeitsgruppe Solle

Bioprozessanalytik

Die Bioprozessanalytik liefert die nötigen Informationen, um biotechnologische Prozesse zu beschreiben und darauf aufbauend Steuern und Regeln zu können. Neben der Produktcharakterisierung, ist die Entwicklung und der Einsatz geeigneter Sensoren zur Überwachung von Bioprozessen sowie die mathematische Beschreibung relevanten Prozessgrößen Teil dieses Forschungsschwerpunktes.

BIOPROZESSANALYTIK

Zur online Beobachtung von Bioprozessen wird eine geeignete Bioprozessanalytik benötigt, um biotechnologische Prozesse zu verstehen und Regeln zu können. Verschiedenste Analysesysteme wie optischer Sensoren (pH- und pO2-Wert), Abgasanalytik, spektroskopische Sensoren (Fluoreszenz, NIR, MIR, UV/Vis) und mikroskopische Systeme (In-situ-Mikroskopie) werden für die online- Analyse von Inhaltsstoffen und Prozessvariablen eingesetzt.

Neben den online Methoden ist auch die Produktcharakterisierung ein relevanter Forschungsschwerpunkt und die Bioprozessanalytik umfasst die gesamte Prozesskette zur Herstellung monoklonaler Antikörper aus tierischen Zellkultivierungen.

Das TCI verfügt über eine umfangreiche Infrastruktur zur online Analyse rele­vanter chemischer, physikalischer oder biologischer Prozessgrößen. Aber auch die Neuentwicklung von Sensoren auch für disposable Reaktorsysteme sind ein Teil der Forschungsaktivitäten.

ZELLKULTIVIERUNGEN

Für die Bioprozessanalytik und –automation werden tierische Zellkultivierungen eingesetzt. Die eingesetzte Zelllinie produziert einen monoklonalen Antikörper und wird in unterschiedlichen Skalen (15 mL bis 50 L) am Institut kultiviert. Neben der Herstellung des Antikörpers wird auch die Aufreinigung und Qualitätsanalytik untersucht.

CHEMOMETRIE

Die Auswertung und Interpretation von spektroskopischen Daten mit Hilfe multivariater, wissens- und modellbasierter Methoden stehen im Vordergrund dieser Aktivitäten. Die Gewinnung relevanter Information unter Realzeitbedingungen aus den Messsignalen ist Grundlage für das Monitoring des Prozesszustands, zur Überwachung des Prozessverlaufs und zur optimalen Führung von Prozessen.

Neben der Auswertung spektroskopischer Daten ist die statistische Versuchsplanung ein weiteres Anwendungsgebiet der Chemometrie am Institut. Hierbei werden Experimente nach statistischen Gesichtspunkten so durchgeführt, dass mit möglichst wenigen Versuchen möglichst viel Information über die Einflussfaktoren zugänglich ist.

BIOPROZESSAUTOMATION

Das Ziel dieser Forschungsaktivitäten ist die automatisierte Führung von Bioprozessen ba­sierend auf der Onlineanalyse des Prozesszustands. Mit Hilfe von mathematischen Modellen, die die Reaktionskinetik sowie Transportprozesse beschreiben, werden Simulationen zur Beschreibung des wissensbasierten Prozessverhalten genutzt. Mit Hilfe der Prozessmodelle und basierend auf der online Analytik werden Regelstrategien zur Bioprozessautomatisierung etabliert.