A1 - Kontinuierliche Überwachung von Fermentations- und Kultivierungsprozessen mittels Surface Plasmon Resonance (SPR) Spectroscopy

Eine prozessbegleitende Uberwachung von Fermentations- und Kultivierungsprozessen ermoglicht nicht nur eine zeitnahe Reaktion auf Veranderungen von kritischen Parametern (z. B. Medienzusammensetzung und Metaboliten) sondern verbessert daruber hinaus das Verstandnis der Prozesse an sich. Besonders geeignet ist in diesem Zusammenhang die Oberflachenplasmonenresonanz (SPR)-Spektroskopie. Sie misst durch molekulare Interaktionen hervorgerufene Veranderungen des Brechungsindexes und bietet so die Moglichkeit, Analyseproben in Echtzeit und ohne vorhergehende zeitaufwendige Aufbereitung, labelfrei zu charakterisieren. Eine der grosten Herausforderungen ist dabei die Etablierung geeigneter Strategien zur Immobilisierung des jeweiligen Rezeptors (z. B. Antikorper) an die Sensoroberflache als Voraussetzung fur die nachfolgende, spezifische Bindung der nachzuweisenden Analyten. Vor allem fur Messungen in Realproben ist es entscheidend, dass die funktionalisierte Flache eine ausreichende Immobilisierungsdichte und eine genugend hohe Bindungsaktivitat besitzt, um auch geringe Konzentrationen detektieren zu konnen. Fur die zellbasierte Substanzcharakterisierung an humanen Leberzellen wird als Marker unter anderem humanes Serumalbumin (HSA) verwendet. Es ist das von der Leber am meisten synthetisierte Protein und kennzeichnet somit die spezifische Aktivitat von Leberzellen. Deshalb wird es als Funktionalitatsnachweis von in vitro kultivierten Hepatozyten genutzt. Sie werden in einem, von der TU Berlin und dem Fraunhofer IWS entwickelten Multi-Organ-Chip, fur die pradiktive Substanztestung kultiviert. Die SPR-Spektroskopie soll als Detektionsmethode fur das HSA dienen.