Entwicklung eines Mikroreaktorsystems als Screening-Instrument für biologische Systeme

• Antragsteller: Professor Dr. Rainer Krull, seit 1/2012
• Fachliche Zuordnung: Bioverfahrenstechnik
• Förderung: Förderung von 2007 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 33442432

Die weitergehende Zielsetzung des Teilprojektes B1 (Bioreaktoren) besteht darin, das in der ersten Förderphase zur Aufnahme von Reaktionskinetiken entwickelte kontinuierlich und horizontal betriebene Mikrobioreaktorsystem (h-MBR, Reaktorvolumen von 8 μL) als Werkzeug zur Charakterisierung von Wirkstoff- Freisetzungen arzneistoffbeladener Nanopartikel auf gering-adhäsive S. cerevisiae-Mutanten einzusetzen. Die Untersuchungen im h-MBR sollen die Wirkung von Coenzym Q10 (Ubiquinon-10) nach oxidativem Stress (als Modellprozess) auf diese rekombinanten Stämme aufzeigen. Die Arbeiten werden in Zusammenarbeit mit B3 (Arzneistoffträger) durchgeführt. Ferner sollen die Prozessabläufe im h-MBR durch die Modellierung der biologischen Wachstums- und Produktbildungskinetik sowie die Kopplung mit dem physikalischen Stoffaustausch und der Strömung in Zusammenarbeit mit C3 (CFD) weitergehend charakterisiert werden. Aufgrund der Entstehung gasförmiger Produkte (z.B. CO2) während der Kultivierung gilt es generell, die mikroverfahrenstechnischen Grenzen des h-MBR zu überwinden. Dazu soll ein vertikal betriebenes Mikrobioreaktorsystem (Mikroblasensäule, v-MBR) mit Blasenbegasung eingesetzt werden. Dieser von A1 (Mikrosysteme) entwickelte und von A2 (Oberflächen) oberflächenmodifizierte v-MBR soll eine stabile batch- und kontinuierliche Prozessführung des Modellorganismus S. cerevisiae zulassen. Weiterhin ist in Zusammenarbeit mit C1 (μPIV) geplant, eine experimentell gestützte Beschreibung der Strömungsvorgänge mittels μPIV im begasten v-MBR zur Bestimmung der Gasblasendynamik und der Rekonstruktion der Mischungsvorgänge durchzuführen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 856: Mikrosysteme für partikuläre Life-Science-Produkte
• Ehemaliger Antragsteller: Professor Dr. Ezequiel Franco-Lara, bis 12/2011