Forscher wollen immer wissen, wie es den Zellen im Produktionsprozess geht.

Foto: Siemens

Mikroorganismen sind unsere kleinsten Arbeitstierchen. Mit großem Fleiß erzeugen sie für uns Medikamente, chemische Produkte oder Grundstoffe für die Nahrungsmittelindustrie. Der einzige Nachteil: ihre Arbeit ist schwer zu kontrollieren. Die Steuerung der Prozesse in den Bioreaktoren erfolgt durch die Veränderung verschiedener Parameter wie Temperatur, Sauerstoff- oder Stickstoffzufuhr, Glukosegehalt oder Rühreinstellungen.

Letztlich weiß man aber erst am Ende, ob das Ergebnis genau den Vorstellungen entspricht. Im neuen Austrian Center of Industrial Biotechnology (ACIB), wo Siemens mit seinem österreichischen Life Science Forschungsteam mitarbeitet, entwickeln Wissenschafter Methoden, biotechnologische Prozesse besser in den Griff zu bekommen. 

Neue Softwaremodelle

Ziel ist die Kontrolle der biologischen Abläufe, Produktionsparameter und -prozesse, online und offline. Laufende Prozessbeobachtung und Proben liefern die notwendigen Details. Mit Sensortechniken unter Einsatz von Infrarot- und Massenspektrometrie lässt sich klären, welche Teile der Zellen aktiv sind, welche Stoffwechselprodukte sie abgeben und was sie für die erwünschte Reaktion benötigen.

Die Sensoren nehmen Muster auf. Kombiniert mit biologischen Proben ergibt sich ein Gesamtbild. Für die Auswertung werden neue statistische Softwaremodelle entwickelt, die dazu beitragen, Qualität und Validierbarkeit zu sichern. Der Trend geht eindeutig in Richtung online, zur permanenten Beobachtbarkeit der Prozesse. In Zukunft wird man immer wissen, wie es den Zellen gerade geht, und ob in den Prozess eingegriffen werden muss.