Die zellfreie Probenahme bietet sich bei solchen Einsätzen an, bei denen das Medium für weitere Untersuchungen bereitgestellt werden soll. Dieses können einfache Analysen von Metaboliten oder Substraten sein (wie beispielsweise Glukose oder Laktat) oder die Bestimmung von Produkten (beispielsweise mittels online-HPLC).
TRACE Analytics GmbH bietet zur zellfreien Probenahme bewährte Filtrationssonden an, die eine sterilsichere Entnahme ermöglichen.
Das Probenahmeverfahren zeichnet sich durch Schnelligkeit, Robustheit und Sterilsicherheit aus und erlaubt dem Anwender einen einfachen Zugriff auf den Prozess.
1. Komponenten
Eine Entnahme von zellfreien Substratproben aus Bioreaktoren erfolgt mit der Probenahmesonde auf Filtrationsbasis. Die hydrophilisierte Sonde wird im Innenraum des Bioreaktors fixiert und anschließend zusammen mit dem Medium sterilisiert.
Das Membranmodul der Sonde wird in der turbulenten Zone des Reaktors in der Nähe des Rührers positioniert. Als Sterilbarriere dient eine tubuläre Membran mit einer Porengröße von 0,2µm aus Polypropylen. Die Filtratleistung beträgt maximal 1,5 ml/min.
Die zellfreie Probe kann nach der Entnahme direkt zur Analyse verwendet werden. Die Filtrationssonde wird eingesetzt, wenn ein ausreichendes Reaktorvolumen zur Verfügung steht.
DasTRACE C2 Sampling ist ein universelles online Bioreaktor Probenahme-System, das vollautomatisch Proben aus bis zu vier Bioreaktoren entnehmen kann. Dabei können sowohl zellhaltige Proben als auch zellfreie Proben gewonnen werden.
1.3 TRACE single-use Schlauchsets
Je nach gewählter Probenahme-Methode stehen dem Anwender vorkonfektionierte sterile Schlauchsets zur Verfügung, die auf einfache Weise am Gerät montiert werden. Sie beinhalten sämtliche Komponenten für die Probenahme, wie beispielsweise Pumpen, Ventile, Filter sowie den passenden Anschluss an den Bioreaktor oder die Probenahme-Sonde.
In Abhängigkeit von der gewählten Methode werden zwischen den Entnahmen automatisch Lösungen zur Spülung und Desinfektion durch das Schlauchsystem gefördert, um eine optimale Beschaffenheit der einzelnen Proben sicherzustellen und eine Kontamination des Prozesses auszuschließen.
2. Methoden
Für die vielfältigen Bedürfnisse zur Einrichtung einer effektiven online Prozessüberwachung und Probenahme bietet TRACE eine umfangreiche Auswahl an Methoden an, die der Anwender entsprechend seinen Prozessbedingungen und Messaufgaben auswählen kann.
Derzeit sind folgende Methoden für die Filtrationssonden verfügbar:
1. Zellfreie Probenahme Filtration
2. Zellfreie Probenahme Filtration 4-Kanal
3. Zellfreie Probenahme Filtration mit Rückspülung
4. Zellfreie Probenahme Filtration mit Rückspülung 4-Kanal
2.1 Zellfreie Probenahme Filtration
Bei der Methode Filtration wird das Schlauchset direkt an eine Filtrationssonde angeschlossen, die im Bioreaktor installiert ist. Die Filtrationssonde ermöglicht die zellfreie Entnahme von Medium und stellt gleichzeitig die sterile Barriere zwischen Reaktorinhalt und Aussenwelt dar.
Zur Probenahme saugt Pumpe 1 in vorgewählten Abständen oder zu definierten Zeitpunkten die gewünschte Menge an Medium ab und gibt dieses über die Leitung „Sample out“ weiter. Anschließend wird die Leitung mit sterilfiltrierter Luft freigespült, um eine Verschleppung von Einzelproben zu vermeiden.
Vor der Probenahme wird die Leitung „Sample (in)“ zunächst mit Medium vorgespült, um eine repräsentative Probe zu erhalten. Die Vorspülzeit ist voreingestellt.
Nach der Probenahme und zwischen einzelnen Entnahmen werden die Leitungen mit Pufferlösung („Buffer“) und Luft („Air“) gespült. Auch dieser Vorgang läuft automatisch ab. Die Spüllösung und das Medium der Vorspülung wird über eine Abfallleitung („Waste“) entsorgt.
Neben den Zeitpunkten bzw. Intervallen der Probenahme, kann das Volumen der jeweiligen Entnahme im Bereich von 0,5 – 20 ml frei gewählt werden.
Einstellmöglichkeiten:
- Probe-Volumen
- Intervall alle x Minuten, oder Zeitpunkt der Probenahme
2.2 Zellfreie Probenahme Filtration 4-Kanal
Neben dem unter 2.1 beschriebenen Filtrations-System kann eine 4-Kanal Variante des Schlauchsets ausgewählt werden, bei der bis zu 4 verschiedene Reaktoren über ein TRACE C2 Sampling bedient werden können.
Die jeweilige Probenahmesonde wird dann über ein Selektionsventil zugeschaltet und die Sonden werden nacheinander oder zu festgelegten Zeitpunkten abgefragt.
Einstellmöglichkeiten (für jeden Reaktor individuell):
- Probe-Volumen
- Intervall alle x Minuten, oder Zeitpunkt der Probenahme
2.3 Zellfreie Probenahme Filtration mit Rückspülung
Bei der Methode Filtration mit Rückspülung wird das Schlauchset direkt an eine Filtrationssonde angeschlossen, die im Bioreaktor installiert ist. Die Filtrationssonde ermöglicht die zellfreie Entnahme von Medium und stellt gleichzeitig die sterile Barriere zwischen Reaktorinhalt und Aussenwelt dar.
Zusätzlich ermöglicht dieser Aufbau neben der Entnahme von filtriertem Medium, die Filtrationssonde mit einer Spüllösung „Flush“ (z.B. Wasser oder frisches Medium) entgegen der Entnahmerichtung zu spülen. Dieses Rückspülen kann bei längeren Fermentationen oder großen Zeitabständen zwischen den einzelnen Entnahmen sinnvoll sein. Insbesondere bei kleinen Filtrationssonden mit geringer Membranoberfläche bietet sich diese Option an, denn sie ermöglicht ein regelmäßiges Freispülen der Membranporen.
Zur Probenahme saugt Pumpe 1 in vorgewählten Abständen oder zu definierten Zeitpunkten die gewünschte Menge an Medium ab und gibt dieses über die Leitung „Sample out“ ab. Anschließend wird die Leitung mit sterilfiltrierter Luft freigespült, um eine Verschleppung von Einzelproben zu vermeiden.
Vor der Probenahme wird die Leitung „Sample (in)“ zunächst mit Medium vorgespült, um eine repräsentative Probe zu erhalten. Die Vorspülzeit ist voreingestellt.
Nach der Probenahme und zwischen einzelnen Entnahmen werden die Leitungen mit Pufferlösung („Buffer“) und Luft („Air“) gespült. Auch dieser Vorgang läuft automatisch ab. Die Spüllösung und das Medium der Vorspülung wird über eine Abfallleitung („Waste“) entsorgt.
Neben den Zeitpunkten bzw. Intervallen der Probenahme, kann das Volumen der jeweiligen Entnahme im Bereich von 0,5 – 20 ml frei gewählt werden. Zur Einrichtung der Membranrückspülung kann der Anwender ein bestimmtes Volumen angeben. Das Rückspül-Volumen ist für Volumen ab 10 - 50 ml frei wählbar.
Einstellmöglichkeiten:
- Probe-Volumen
- Rückspül-Volumen
- Intervall alle x Minuten, oder Zeitpunkt der Probenahme
2.4 Zellfreie Probenahme Filtration mit Rückspülung 4-Kanal
Neben dem unter 2.3 beschriebenen Filtrations-System kann eine 4-Kanal Variante des Schlauchsets ausgewählt werden, bei der bis zu 4 verschiedene Reaktoren über ein TRACE C2 Sampling bedient werden können. Die jeweilige Probenahmesonde wird dann über ein Selektionsventil zugeschaltet und die Sonden werden nacheinander oder zu festgelegten Zeitpunkten abgefragt.
Einstellmöglichkeiten (für jeden Reaktor individuell):
- Probe-Volumen
- Rückspül-Volumen
- Intervall alle x Minuten, oder Zeitpunkt der Probenahme
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