Zellfreie Probenahme - Dialyse

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 Dialysesonden an, die eine sterilsichere Entnahme ermöglichen.

Mit Hilfe der TRACE Dialysesonde ist eine Entnahme von niedermolekularen Substanzen möglich, ohne gleichzeitig auch Flüssigkeit zu entnehmen. Diese Probenahmetechnik bietet sich deshalb bei Kultivierungen an, bei denen wenig Volumen im Reaktor zur Verfügung steht.

1. Komponenten

1.1 TRACE Dialysesonden

Die patentierte TRACE Dialysesonden sind für sämtliche Kultivierungsarten geeignet. Eine hohe Sterilsicherheit wird durch den Einsatz von äußerst robusten Diffusionsmembranen gewährleistet. Die verschiedenen Membranmaterialien ermöglichen Dialyse, cellulasestabile Dialyse und Gasdiffusion zur Abtrennung der Medienbestandteile. Der Einbau der Sonde in den Bioreaktor kann sowohl in den Deckel als auch in einen Seitenstutzen erfolgen. Die Einsatzmöglichkeit der Dialysesonde hängt von den Reaktordimensionen und den Prozessbedingungen ab.

1.2 Single-use Dialysesonden

Auch für single-use Bioreaktoren bietet TRACE seine patentierte single-use Probenahmetechnik an und kann damit die passende Sonde für eine Vielzahl von single-use Reaktorsystemen und -Geometrien anbieten.

Diese single-use Dialysesonden können in den Reaktor in einem der vorhandenen Probenahmeports platziert werden. Im montierten Zustand ist die Entnahme von manuellen Proben auch weiterhin möglich. Zusätzlich ist nun jeweils ein Ein-und Auslass für die Dialyse-Probenahme vorhanden.

Die single-use Sonde ist gamma-sterilisierbar und kann direkt bei der Herstellung der Reaktoren montiert und sterilisiert werden. Alternativ kann die Sonde als sterilverpackte Einheit geliefert und vom Anwender nachträglich in den Reaktor eingebaut werden.

1.3 TRACE C2 Sampling - Automatisierte online Probenahme

TRACE C2 Sampling ist ein universelles online Bioreaktor Probenahme-System, das vollautomatisch Proben aus bis zu Bioreaktoren entnehmen kann. Dabei können sowohl zellhaltige Proben als auch zellfreie Proben gewonnen werden.

1.4 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. Methode

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 ist folgende Methode für die Dialysesonde verfügbar:

2.1 Zellfreie Probenahme Dialyse

Bei der Methode Dialyse wird das Schlauchset an eine Dialysesonde angeschlossen, die im Bioreaktor installiert ist.

Die Dialysesonde hat eine Austauschkammer mit einer Diffusionsmembran, die auf der einen Seite mit dem Reaktorinhalt in Kontakt steht und auf der anderen Seite mit dem Schlauchset verbunden ist.

Die Sonde wird mit einem Pufferstrom („Buffer“) als Perfusionslösung durchspült. Niedermolekulare Inhaltsstoffe des Mediums (hier „Analyt“) können die Membran passieren und treten auf der anderen Seite in den Pufferstrom, der dadurch zum Dialysat wird, über.

Je nach gewünschter Verwendung der Dialysat-Probe kann statt Pufferlösung auch destilliertes Wasser oder frisches Medium als Perfusionslösung verwendet werden.

Zur Probenahme spült Pumpe 2 in vorgewählten Abständen oder zu definierten Zeitpunkten die gewünschte Menge an Pufferlösung durch die Dialysesonde hindurch und gibt das Dialysat über die Leitung „Sample (out)“ ab. Anschließend wird die Leitung mit sterilfiltrierter Luft freigespült, um eine Verschleppung von Einzelproben zu vermeiden.

Vor der Probenahme werden die Leitungen zunächst mit Pufferlösung gespült, um eine repräsentative Probe zu erhalten. Die Vorspülzeit ist automatisch eingestellt.

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 Material der Vorspülung wird über eine Abfallleitung („Waste“) entsorgt.

Die Austauschgeschwindigkeit der verschiedenen Stoffe in der Dialysesonde kann sehr unterschiedlich sein und hängt neben den Stoffeigenschaften auch von der Temperatur und der Kontaktzeit an der Membranoberfläche ab. Falls die Austauschleistung bei einmaliger Passage der Sonde nicht ausreichend ist, kann mittels der Anreicherungsfunktion eine mehrmalige Passage der Perfusionslösung gewählt werden. Dazu kann das Volumen der Perfusionslösung, deren Fließgeschwindigkeit und die Dauer der Anreicherung vom Anwender entsprechend vorgegeben werden.

Für einfache Analysen (z.B. organische Säuren mittels UV) können entsprechende Durchflusszellen direkt in den Kreislauf eingeschlossen werden. Dadurch wird eine kontinuierliche Verfolgung der Anreicherung ermöglicht.

Neben den Zeitpunkten bzw. Intervallen der Probenahme, kann die Fließgeschwindigkeit der Perfusionslösung zwischen 10-100% der Förderrate der Pumpe und das Probevolumen bei einmaliger Passage der Dialysesonde (0,5 bis 30 ml) gewählt werden. Bei Aktivierung der Funktion Anreicherung kann zusätzlich das Volumen der Perfusionslösung (1-10 ml - stellt dann die später gewonnene Probemenge dar) und die Dauer der Anreicherung vom Anwender vorgegeben werden.

Einstellmöglichkeiten:

- Probevolumen (bei einmaliger Passage der Dialysesonde)
- Fließgeschwindigkeit der Perfusionslösung
- Anreicherung (ja/nein)
- Anreicherungs-Dauer
- Anreicherungs(=Probe)-Volumen
- Intervall alle x Minuten, oder Zeitpunkt der Probenahme