FAQ

Online Messungen liefern Messwerte in kurzer Zeitfolge und ermöglichen eine genauere Überwachung und gegebenenfalls eine Regelung des Prozesses. Häufige manuelle Probenahmen können somit entfallen. Das senkt das Risiko von Kontaminationen und minimiert den hohen Zeit- und Arbeitsaufwand. Das resultierende Konzentration/Zeitprofil der Kultivierung stellt zusätzlich eine gute Dokumentation des Gesamtprozesses dar.

TRACE C2 Control ermöglicht die gleichzeitige Bestimmung von Glukose und Laktat sowie Ethanol und Methanol mit Hilfe eines selektiven Biosensors.

Der Messbereich für Glukose ist 0,1 - 40 g/L. Laktat kann zwischen 0,05 und 5 g/L gemessen werden.

Ja, Ethanol und Methanol. Zukünftig sollen noch weitere Applikationen zur Verfügung stehen.

Das TRACE C2 wird über Probenahme-Sonden mit dem Reaktor verbunden. Diese sind in verschiedenen Durchmessern und Längen erhältlich und können je nach Bedarf an einen 25 mm Seitenport oder 12/19 mm Deckelstutzen angeschlossen werden. Für Einweg-Bioreaktoren steht eine Probenahme über einen Port-Anschluss zur Verfügung.

Man kann grundsätzlich zwischen zwei Probenahme-Arten wählen: Filtration und Dialyse. Bei der Filtration wird über eine Membransonde zellfreies Medium aus dem Reaktor entnommen und mit Hilfe eines Biosensors vermessen. Alternativ kann ein Dialysat aus dem Bioreaktor entnommen werden.

Mittels der Dialysesonde lassen sich repräsentative Proben aus einem Bioreaktor gewinnen, ohne dabei Flüssigkeit zu entnehmen. Dieses Verfahren ist deshalb sehr gut geeignet für Reaktoren mit kleinem Volumen. Mit Hilfe einer semipermeablen Membran werden nur die niedermolekularen Stoffe mittels Diffusion aus dem Medium abgetrennt.

Die Filtration ermöglicht eine kontinuierliche Gewinnung einer zellfreien Probe aus dem Bioreaktor. Die mikroporöse Filtrationsmembran besteht aus einem robusten und druckstabilen Kunststoffkörper auf der Filtrationssonde. Dadurch wird auch der Einsatz in sehr großen Reaktoren von mehreren m³ Inhalt möglich.

Mit der Single-Use Sonde steht eine Dialyse-Probenahme zur Verfügung, die in einen Reaktorport integriert werden kann. Diese Einweg-Probenahme wird als steriles Set geliefert oder kann bei kundenspezifischen Einweg-Reaktoren bereits integriert geliefert werden.

• Nein, bei der Dialyse-Probenahme nicht.
• Nur bei der Verwendung der Probenahme-Methode Filtration wird Medium verbraucht. Bei kontinuierlicher Messung wird ca. 1 mL Medium pro Minute, bzw. 1,5 L pro Tag benötigt.

Das Schlauchset mit dem gesamten Flüssigkeitspfad, allen Pumpen und Ventilen sowie dem Sensor. Dieses wird mit Kalibrierlösungen und Transportpufferlösung kombiniert.

Die Regelung ist nur für einen führenden Parameter programmiert. Dieses kann Glucose oder Lactat oder Ethanol oder Methanol sein, abhängig von der gewählten analytischen Methode.

Immer nur ein Gerät gleichzeitig. Wir haben eine interne eingebaute Pumpe für die Zufuhr oder alternativ können externe Pumpen (wie Watson Marlow) über analoge oder digitale Verbindung angeschlossen werden.

Nein.

Grundsätzlich lassen sich alle Mikroorganismen und Zelllinien mit beiden Sondentypen messen. Aber insbesondere filamentöse Pilze bilden häufig im Verlauf der Fermentation eine hochviskose Masse. In diesen Fällen ist die Dialysesonde zu bevorzugen, da diese für stark viskose Medien besser geeignet ist.  

Bei dem Schlauchset handelt es sich um einen Einweg-Artikel. Das Schlauchset sollte deshalb nach jeder Kultivierung bzw. Fermentation ersetzt werden.
Entscheidet sich der Anwender zu einer Mehrfachnutzung des Schlauchsets, empfehlen wir die Verwendung der Reinigungslösung.

Das mitgelieferte Transportpufferkonzentrat (0,5L) ergibt 10 L Transportpuffer. Es reicht beim kontinuierlichen Messbetrieb für ca. 8 Tage aus.

In der Tabelle ist der Pufferverbrauch abhängig vom Intervall dargestellt:

Alle Lösungen sind ungeöffnet 15 Monate haltbar. Verdünnte Lösungen sind maximal 4 Wochen haltbar. Sterilfiltriert und gut verschlossen können die Lösungen gegebenenfalls länger verwendet werden.

Die Streuung des Glukosemesswertes um den Mittelwert beträgt bei einem Wert von 4 g/L weniger als 1,5%.
Die Streuung des Laktatmesswertes um den Mittelwert beträgt bei einem Wert von 2 g/L weniger als 1,5%.

Das TRACE C2 ist in erster Linie als online-Messgerät für kontinuierliche Messungen. Einzelproben (z.B. für Referenzmessungen) können aber auch offline gemessen werden.

Die Messungen von TRACE C2 und MultiTRACE basieren auf einem Biosensor, der in einem vorkonfigurierten Schlauchset integriert ist. Es werden keine Reagenzien benötigt, außer einer Transportpufferlösung für den Transport des Analyten zum Biosensor. Der Puffer wird als Konzentrat (20fach) geliefert, das 10L Transportlösung ergibt. Dies reicht im Dauerbetriebfür  8 Tage (Dialyse-Modus) oder 11 Tage (Filtrations-Modus). Das System kalibriert sich automatisch in kundenspezifischen Intervallen. Wir verwenden zwei Kalibrierstandards. Jede Flasche (500 ml) reicht für ca. 120 Kalibrierungen.

Die zeitliche Auflösung des Auslesens hängt von der Abtastmethode ab. Wenn Sie Filtrationsproben verwenden, beträgt die Auflösung 1 pro Minute. Bei Dialyse als Probenahmeverfahren beträgt die Auflösung zwei Minuten. Üblicherweise legen Kunden das System auf eine Kalibrierung pro Tag fest, was ausreicht, um Drift-Effekte oder eine Sensorverschlechterung zu kompensieren. Die Kalibrierungsfrequenz kann jedoch bei Bedarf erhöht werden. Es gibt keinen zusätzlichen Arbeitsaufwand, da die Kalibrierung vollständig automatisiert ist.

Sie haben Recht, es gibt eine Zeitverzögerung zwischen der Entnahme und der Anzeige des Ergebnisses, die die Summe der folgenden Prozesse darstellt:

a) Probentransport (nur im Filtrationsverfahren): Zeit, während der das Medium vom Reaktor zum Diffusionsmodul im Schlauchsatz wandert;
b) Akkumulationszeit: Zeit, während der der Analyt die Diffusionsmembran passiert und sich in der Aufnahmekammerkammer ansammelt;
c) Transport des Akkumulats zur Messzelle (Biosensor) und
d) Passage der Messzelle und Peak-Detektion.

Für die Filtrationsmethode haben wir a) = 60s; b) = 30s; c) & d) = 30s summiert sich zu 120s und für das Dialyseverfahren haben wir b) = 45s und c) & d) = 75s summiert sich zu 120 s. Als Konsequenz im Filtrationsmodus repräsentiert das Signal die Situation im Reaktor vor 2 Minuten mit einem Integral von 30 s und das Dialyseverfahren repräsentiert die Situation im Reaktor vor 2 Minuten mit einem Integral von 45 s.

TRACE C2 bietet eine automatisierte simultane Glukose / Laktat-Überwachung in kurzen Intervallen (alle 1 oder 2 Minuten). Andere verfügbare Analyten sind Ethanol oder Methanol.
Das Messprinzip basiert auf enzymatischen Biosensoren, somit ist eine korrekte und selektive molekulare Messung die Grundlage für jede Analyse.
Der Analyt wird von einer Sonde im Bioreaktor aufgenommen und automatisch zum Biosensor transportiert. Der Sensor befindet sich außerhalb des Reaktors in einem Schlauchset integriert.
Die von TRACE angebotenen Probenahmetechnologien sind Filtration und Dialyse. Die entsprechenden Edelstahlsonden sind herkömmlichen Sonden für die pH- oder pO2-Messung ähnlich. Zusätzlich steht eine Dialysesonde für Einweg-Bioreaktoren zur Verfügung.
Das Gerät ist auch als MultiTRACE oder C2/M4 zur parallelen Überwachung von bis zu vier Bioreaktoren erhältlich.

• Manuelle und automatische Probenahme bergen immer größere Risiken als eine Probenahme mittels steriler Membransonden.
• TRACE-Probenahmesonden für Filtration und Dialyse haben sich als stabile und zuverlässige Probenahmegeräte sowohl in GMP- als auch in großtechnischen Prozessen bewährt. Aufgrund ihrer aseptischen Edelstahlkonstruktion können die Sonden wie herkömmliche Sonden sterilisiert werden. Beide Sonden sind druckfest bis 6 bar (87 psi).
• Ein großer Vorteil der TRACE-Dialyse-Probenahmetechnologie ist, dass sie keine Medien des Prozesses verbraucht, wodurch eine Regelung für sehr kleine Bioreaktoren möglich ist.

TRACE C2 ist ein Gerät mit geringem Platzbedarf, das vorkonfigurierte Einwegschlauchsets verwendet. Dies macht eine Reinigung unnötig. Die Sets werden mit entsprechenden Kalibrier- und Spülmedien geliefert, die bei Anschluss an das Gerät eine automatische Kalibrierung und Neukalibrierung zu kundenspezifischen Zeiten oder Intervallen ermöglichen.

• TRACE C2 ermöglicht eine direkte Rückkopplungssteuerung auf Basis eines integrierten PID-Reglers. Mit einer integrierten Pumpe kann das Gerät kleine und mittelgroße Reaktoren direkt speisen. Für größere Reaktoren oder hohe Glukoseverbrauchsraten können größere externe Pumpen (z. B. Watson Marlow 5xx-Serie) direkt über den digitalen oder analogen Anschluss verbunden werden.
• Wenn ein SCADA-System für die Steuerung des Bioreaktors zur Verfügung steht, können die Messergebnisse sofort über analoge (0-10 V / 4-20 mA) oder digitale Signale (Modbus, OPC) übertragen werden.

TRACE-Technologie und -Support sind weltweit über ein Netzwerk etablierter Partner wie Sartorius, Eppendorf / Dasgip, BlueSens und PROAnalytics verfügbar.

Die TRACE-Technologie wird seit 1997 kontinuierlich in der GMP-Produktion von großtechnischen Prozessen bei der Insulinproduktion bei Sanofi (ehemals Aventis / Hoechst) eingesetzt. Einige andere Kunden nutzen die Technologie in ihren GMP-Einrichtungen, da dies jedoch größtenteils vertraulich ist, sind wenige Veröffentlichungen verfügbar. Kontakt zu Referenzkunden wird von TRACE auf Anfrage gegeben.

Ja, Sie können das MultiTRACE verwenden oder zum TRACE C2 das Zusatzgerät TRACE M4 anschließen.

Bei der Verwendung der Dialysesonde kann die Transportlösung als solche nicht in das Fermentationsmedium eindringen. Da die Dialysemembran für sehr kleine Moleküle durchlässig ist, können einzelne Ionen aus der Lösung in das Fermentationsmedium eindringen. Die Transportlösung enthält ausschließlich physiologische Salze. Auf Anfrage stellen wir unseren Kunden ein Materialzertifikat der Lösung zur Verfügung.

Wenn Sie auf Basis der Messwerte eine Regelung durchführen wollen, sollten Sie die Messfrequenz an die Dynamik Ihres Prozesses anpassen. Mit der Filtration sind 60 Messungen pro Stunde und mit der Dialyse 30 Messungen pro Stunde möglich, die auch schnelle mikrobielle Prozesse sehr gut verfolgen können. Bei langsamen Wachstumsprozessen (z.B. Zellkulturen) reichen für eine Regelung unter Umständen 2 Messungen pro Stunde aus.

TRACE C2  kann auf beliebige Zeitintervalle  eingestellt werden, so dass auch große Messintervalle möglich sind. Auch hier lohnt sich die automatische Messung, insbesondere nachts und an Wochenenden, wenn wenig Personal für manuelle Probenahmen zur Verfügung steht.

Die Messwerte werden mit Hilfe der mitgelieferten PC Software grafisch dargestellt und in Textform gespeichert. Parallel dazu stehen die aktuellen Messwerte als Analogsignale (0..10 V, 0..20 mA und 4..20 mA) zur Verfügung.

Der Sensor ist in das Einweg-Schlauchset integriert und wird mit diesem gemeinsam ersetzt. Die Lebensdauer des Sensors beträgt mindestens 5000 Messungen. Bei kontinuierlichem Betrieb können mindestens 14 Tage abgedeckt werden.

Das Gerät kalibriert sich in frei wählbaren Abständen selbständig. Dabei werden die bereitgestellten Kalibrierstandards automatisch vermessen.  Es besteht außerdem die Möglichkeit, die Kalibration bei Bedarf manuell auszulösen, oder ganz darauf zu verzichten.

In der Regel reicht eine Kalibration pro Tag aus. Wir empfehlen eine häufigere Kalibration bei stark wechselnden Umgebungsbedingungen (z.B. Temperaturunterschiede  Tag/Nacht).  Bei großen Zeitintervallen (z.B. Messung alle 6 Stunden) kann auch eine Kalibration vor jeder Messung durchgeführt werden.

Wählen sie die Konzentrationen der beiden Kalibrierstandards so aus, dass der für Sie wichtige Konzentrationsbereich (z.B. bei Regelungen) zwischen diesen Konzentrationen liegt. Darüber hinausgehende Konzentrationen werden in der Regel noch ausreichend gut, aber mit geringerer Genauigkeit bestimmt.

Es ist prinzipiell möglich, mit hohen Glukosekonzentrationen zu starten und im unteren Konzentrationsbereich zu regeln. Für diesen Fall empfiehlt es sich, mit zwei niedrigen Standards zu kalibrieren (z.B. 4 g/L und 0,5 g/L Glukose). Der Verlauf der hohen Glukosekonzentrationen wird dann zwar erfasst, die Messwerte werden in diesem Bereich aber von den tatsächlichen Werten abweichen. Im  Regelbereich werden die Messwerte dann aber genau erfasst werden.

Über die analogen Ausgänge auf der Rückseite kann das Messgerät an ein Prozessleitsystem angeschlossen werden. Es stehen folgende Ausgänge zur Verfügung: 0..10V, 0..20mA und 4..20mA.

Grundsätzlich ist das TRACE C2 auch für den industriellen Maßstab geeignet. Es wird aber notwendig sein, das Gerät den besonderen Umgebungsbedingungen anzupassen (z.B.  in einen spritzwassergeschützten Schrank zu stellen).

• Eine Dampfsterilisation ist mit beiden Sondentypen möglich. Es muss aber gewährleistet sein, dass die jeweilige Membran während der Sterilisation mit Flüssigkeit benetzt ist.
• Eine Trockensterilisation ist aufgrund der hohen Temperaturbelastung mit keiner der beiden Sondentypen möglich.

Es wird empfohlen Dampfsterilisationen bei 121 °C und 1 bar Überdruck durchzuführen. Sollten kurzfristig um bis zu 10°C höhere Temperaturen erreicht werden, so  stellt dies kein Problem für die Membranen dar.

Für stark viskose Medien ist die Dialysesonde besser geeignet als die Filtrationssonde. Es muss aber in jedem Fall getestet werden, ob die Dialysesonde für das viskose Medium geeignet ist.

Beim Lagern nach Gebrauch sind 3 Faktoren entscheidend:

1) Desinfektion - das ist durch die Reinigungslösung gut machbar. Wichtig ist aber auch, dass auch die Adapterleitungen (UNF Luer) gespült werden! Die werden ja später wieder an das Schlauchset angeschlossen und sollten dann nicht kontaminiert oder verstopft sein. Wir benutzen dazu die Spritze, erst Reinigungslösung, dann Wasser, dann Luft.

2) Verstopfung durch Kristallbildung von Puffer-Resten - also: gut und mit viel dest/deion Wasser spülen (läuft auch im Reinigungsmodus automatisch)

3) Verklebung der Silikon- oder Pumpenschläuche - wir empfehlen bei längerer Lagerung die Schläuche aus den Ventilblöcken zu nehmen. Ein Kanal ist ja immer geschlossen und die entsprechenden Silikonschäuche sind in einigen Fällen trocken verklebt und haben sich bei erneutem Priming nicht wieder von allein geöffnet. Bei den Pumpen haben wir keine derartigen Beobachtungen gemacht, aber zur Sicherheit konnte man die Kassetten von den Achsen nehmen.

Wenn das Set so desinfiziert und gespült ist kann es einfach stehengelassen werden. Es trocknet dann langsam aus und muss bei Inbetriebnahme natürlich wieder gespült werden. Vielleicht braucht es dann nach langer Pause auch länger, um wieder fit zu sein, das prüfen wir noch. Für eine kurze Lagerung (1 Woche) geht das mehrfach gut.

Wir würden aber davon abraten, das Set zu kühlen. Das könnte eher zu Problemen führen mit z.B. Kondenswasser und ggf. dann doch Bewuchs. Trocken und Raumtemperatur ist nach unserer Einschätzung besser.

Im Dialysebetrieb sind Sondenleitungen mit Längen bis zu 8 m möglich. Die Messzeit verlängert sich von 2 auf 4 min. Zur Umstellung muss aber das Gerät eingeschickt werden.

Die höhere Temperatur im Medium ist kein Problem. Die Signale werden höher und dadurch kann der lineare Bereich etwas eingeschränkt sein.

• Ja, wenn die Abweichung von drei Kalibrierungsmessungen zu hoch ist, zeigt das System "Kalibrierung nicht plausibel" an.
• Diese Abweichung kann durch ein altes Schlauchset oder durch Undichtigkeit im Schlauchset verursacht werden. Sie müssen Ihr Schlauchset und die Platzierung der Silikonschläuche in den Ventilen überprüfen.

Je höher die Laktatkonzentration ist, desto größer sind die Signale am Sensor und desto besser ist die Genauigkeit der Referenzierung. Für kleine Konzentrationen sollte man Werte um 0,2 g/L abwarten.

• Wir haben den Dialysemodus bei einem Druck von 3,5 bar (50,76 psi) im Reaktor für eine Testdauer von 6 Tagen getestet. Die Membran zeigte während dieser Zeitspanne keinen Bruch oder keine Leckage (nicht länger getestet).
• Wie erwartet, erhöht sich das Signal bei Druckanstieg (ca. 10% pro bar). Dieses würde durch den Referenzfaktor kompensiert.
• Wir haben versucht, einen Berst-Test durchzuführen, aber die Membran platzte sogar bis zu 6 bar (87 psi) nicht, unabhängig davon, ob ein Schlauchset an die Sonde angeschlossen oder die Sonde an den Anschlüssen offen gelassen wurde.

1 entspricht 100%

In der Tabelle ist der Pufferverbrauch abhängig vom Intervall dargestellt: