Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

FH Mannheim entwickelt "In Situ-Mikroskop"

20.08.2002


Bioreaktoren werden bislang überwiegend mit Hilfe von indirekten Messsignalen der verwendeten Mikroorganismen gefahren. Diese lassen aber vom Prinzip her keine sicheren Aussagen zu. Das Projekt hat das Ziel, die Mikroorganismen direkt ständig zu beobachten und damit den Prozess zu optimieren.

In der herkömmlichen Chemie werden gewünschte Stoffe durch chemische Reaktionen der Ausgangs-Chemikalien hergestellt. Konkurrierend dazu gewinnt heute in zunehmendem Maße die Biotechnologie Bedeutung, bei der Mikroorganismen diese Aufgabe übernehmen. Im Prinzip dienen die Ausgangsstoffe als Nährbrühe für mikroskopische Pilze oder Bakterien, die dann über ihren Stoffwechsel das gewünschte Produkt herstellen. Der Prozess läuft im "Bioreaktor" ab, ein Behälter, in dem man durch Regelung von Temperatur, Druck und weiteren Faktoren ideale Lebens- und Vermehrungsbedingungen für die Mikroorganismen sicher zu stellen sucht.

Neu ist dieses Verfahren durchaus nicht: Milchprodukte wie Joghurt, Kefir und Käse werden schon immer so hergestellt. Auch wird es auch bereits seit Jahrtausenden zur Gewinnung alkoholischer Getränke genutzt: Das Maische-Fass ist der Bioreaktor, in dem winzige Hefepilze den Zucker der Früchte in Alkohol umsetzen. Heute werden aber viele weitere Stoffe nach diesen Prinzipien gewonnen, dazu gehören beispielsweise Zitronensäure, aber vor allem auch medizinische Wirkstoffe wie die Blutgerinnung steuernde Medikamente oder das für Zuckerkranke lebenswichtige Insulin.

Ein Grundproblem des Bioreaktors ist besagte Sicherstellung idealer Umweltbedingungen für die Mikroorganismen. Dazu müssen diese auf ihr Wohlergehen hin beobachtet werden. Eine naheliegende Methode ist es, Proben aus dem Reaktor zu entnehmen und unter dem Mikroskop zu untersuchen. Beispielsweise sieht man dann die Anzahl, ob ihr Aussehen normal ist und ob sie sich in ausreichendem Maße teilen und so vermehren. Leider ist dies Verfahren kostspielig, weil sehr arbeits- und zeitintensiv, auch kann man natürlich nur in gewissen Zeitabständen Proben ziehen und schnelle Veränderungen bleiben verborgen.

Man versucht daher, die Mikroskopie zu umgehen, und auf indirekte Messsignale zurückzugreifen, wie beispielsweise die durch die Einzeller verursachte optische Trübung der Nährlösung. Je nach Organismen kann auch als Nebenprodukt ein Gas entstehen oder verbraucht werden, was man überwachen kann. Alle solchen indirekten Signale können aber ganz verschiedene Ursachen haben und sind daher nicht zuverlässig, so kann z.B. die Trübung auch durch Gasbläschen oder Verklumpungen beeinflusst werden. Ein Wunsch-Verfahren zur "Zellendiagnose" wäre daher eine Mikroskopsonde, die direkt im Reaktor automatisch Mikroorganismen abbilden kann und die Bilder sofort (neudeutsch: online) automatisch mit Computer-Hilfe auswertet.

Ein solches Verfahren wird in Form des Projekts ISM (In Situ Mikroskopie) unter der Leitung von Prof. Dr. Hajo Suhr derzeit an der FH Mannheim entwickelt, finanziert vom Land Baden-Württemberg und der hauseigenen Karl-Völker-Stiftung. Grundidee ist eine "Live-Übertragung" des mikroskopischen Geschehens aus dem Reaktor. Mit einer Digitalkamera hinter der in den Reaktor eingebauten Mikroskop-Sonde werden 4 Bilder pro Sekunde erfasst, die jeweils mit Hilfe eines Lichtblitzes aus einer speziell angesteuerten kleinen Leuchtdiode gewonnen werden. Die Bilder lassen sich auf den Computermonitor übertragen, der Fachmann kann damit schon unmittelbar den Prozessverlauf beurteilen. Wichtig ist aber vor allem die Automatisierung der Beobachtung mit den Mitteln der Bildverarbeitung. So kann die Vermehrung der Organismen über deren Anzahl im Bildfeld erfasst werden, das betrachtete Volumen legt der Computer über die Schärfentiefe fest. Der Durchmesser der in etwa runden Organismen gestattet eine Aussage über ihr Wohlbefinden, auch er lässt sich problemlos überwachen. Der Computer bietet somit weiterhin die Möglichkeit, den Bioreaktor im Verlauf des Produktionsprozesses optimal zu steuern.

Prof. Joerg M. Fliege | idw

Weitere Berichte zu: Bioreaktor Mikroorganismus Mikroskopie Organismus Reaktor

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Symbiose-Bakterien: Vom blinden Passagier zum Leibwächter des Wollkäfers
28.04.2017 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

nachricht Forschungsteam entdeckt Mechanismus zur Aktivierung der Reproduktion bei Pflanzen
28.04.2017 | Universität Hamburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: TU Chemnitz präsentiert weltweit einzigartige Pilotanlage für nachhaltigen Leichtbau

Wickelprinzip umgekehrt: Orbitalwickeltechnologie soll neue Maßstäbe in der großserientauglichen Fertigung komplexer Strukturbauteile setzen

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Bundesexzellenzclusters „Technologiefusion für multifunktionale Leichtbaustrukturen" (MERGE) und des Instituts für...

Im Focus: Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

58 europäische Industrie- und Forschungspartner aus 11 Ländern forschten unter der Leitung des VIRTUAL VEHICLE drei Jahre lang, um Europas führende Position im Bereich Embedded Systems und dem Internet of Things zu stärken. Die Ergebnisse von DEWI (Dependable Embedded Wireless Infrastructure) wurden heute in Graz präsentiert. Zu sehen war eine Fülle verschiedenster Anwendungen drahtloser Sensornetzwerke und drahtloser Kommunikation – von einer Forschungsrakete über Demonstratoren zur Gebäude-, Fahrzeug- oder Eisenbahntechnik bis hin zu einem voll vernetzten LKW.

Was vor wenigen Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hätte, ist in seinem Ansatz bereits Wirklichkeit und wird in Zukunft selbstverständlicher Teil...

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Internationaler Tag der Immunologie - 29. April 2017

28.04.2017 | Veranstaltungen

Kampf gegen multiresistente Tuberkulose – InfectoGnostics trifft MYCO-NET²-Partner in Peru

28.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Über zwei Millionen für bessere Bordnetze

28.04.2017 | Förderungen Preise

Symbiose-Bakterien: Vom blinden Passagier zum Leibwächter des Wollkäfers

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wie Pflanzen ihre Zucker leitenden Gewebe bilden

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie