Tropfen-Bioreaktoren - Besser geschüttelt als gerührt

Am Freitag, den 25. Juni 2021 legte Herr Lasse J. Frey erfolgreich seine Disputation am ibvt ab.

Herr Frey promovierte über das Thema Entwicklung und Charakterisierung von Tropfen-Bioreaktoren, das er innerhalb des DFG-Projekts Entwicklung von Mikroreaktoren für biopharmazeutische Applikationen gemeinsam mit den Arbeitsgruppen von Prof. Dietzel, Institut für Mikrotechnik, TU Braunschweig, und Prof. Mayr, Institut für Analytische Chemie und Lebensmittelchemie, TU Graz, durchführte.

Die Mikro-Bioverfahrenstechnik hat sich der Entwicklung leistungsfähiger Mikrobioreaktoren (MBR) verschrieben, die zuverlässig reproduzierbare und belastbare Daten in Echtzeit über einen langen Zeitraum liefern und, die den automatisierten, hochparallelisierten Betrieb bei unabhängiger Variation einzelner Prozessparameter und unterschiedlichste Prozessführungen zulassen. Es wurden dafür eine Reihe von MBR-Systemen mit einem hohen Maß an integrierter Sensorik und Kontrollmöglichkeiten entwickelt. Unterstützt wurden derartige Arbeiten dadurch, dass in der Mikrotechnik Fertigungsverfahren entwickelt wurden, die die Herstellung feinster Strukturen für Reaktionsräume zulassen. Weiterhin hat die Sensorentwicklung einen Grad erreicht, dass in derartig kleinen Volumina einzelne Analyten opto-chemisch, nicht-invasiv und langzeitstabil mit hoher Präzision nachgewiesen werden können. So eignen sich MBR-Systeme optimal für Screening-Anwendungen, z. B. im Bereich von pharmakokinetischen Studien, Drug-Delivery-Experimenten oder metabolischer Flussanalysen, bei denen oftmals sehr teure und nur in geringen Mengen vorkommende und darstellbare Wirkstoffe eingesetzt werden.

Die Zielsetzung der Dissertation von Herr Frey bestand darin, ein mikroskaliges Reaktorsystem mit automatisierter, analytischer Sensorik für zellbasierte Anwendungen in der biopharmazeutischen Forschung zu entwickeln. Herr Frey entwickelte einen capillary wave MBR (cwMBR) mit einer neuartigen aktiven Mischtechnik für Volumina im unteren Mikroliter-Bereich, bei der die Homogenisierung der Kultivierungsbrühe durch Oszillation des cwMBR in vertikaler Richtung erzeugt wurde. Er wies die Funktionalität und Effektivität des cwMBR als funktionsfähiges Screening-Instrument nach. Besonders hervorzuheben sind die außerordentlichen Ergebnisse, die Herr Frey zur Charakterisierung von Kultivierungen im Mikroliterbereich innerhalb des Resonanzbereiches des cwMBR erzielte.

Die Dissertation wird in Kürze in der ibvt-Schriftenreihe, Bd. 85, Cuvillier Verlag, Göttingen, erscheinen.

Das ibvt sowie die Kollegen aus dem Forschungskonsortium gratulieren Lasse Frey ganz herzlich zu seiner Promotion und wünschen ihm für seinen weiteren beruflichen und persönlichen Lebensweg alles Gute, viel Glück und weiterhin viel Erfolg.