Sensorische Konzepte für biotechnologische Prozesse basieren auf der Funktionalisierung von Elektrodenoberflächen. Hier spielen Aptamere eine große Rolle. Die Immobilisierung dieser kurzen RNA- bzw. Peptidsequenzen als Rezeptoren auf Sensoroberflächen ermöglicht die selektive Bindung von Targetmolekülen in biotechnologischen Prozessen. Dieses Prinzip findet u.a. bei Bestimmung des Gehaltes an löslichen exprimierten Proteinen in Zellaufschlüssen statt. Unter Ausnutzung der Impedanzänderung an der Elektrodenoberfläche ist die Detektion der angelagerten Substanzen möglich. Die Impedanzanalyse ist weiterhin geeignet, Rückschlüsse auf die Zellzahl zu ziehen und lebende von toten Zellen zu unterscheiden bzw. in Zellsuspensionen und Geweben den Grad der Schädigung von Zellen zu quantifizieren. Die Basis dafür stellt die ausgeprägte, durch isolierende Zellmembranen hervorgerufene ß-Dispersion von Zellen dar. Neben der Bestimmung der Lebendzellmasse in Bioreaktoren eignet sich dieser Ansatz auch für die Überwachung der Vitalität von Zellen.
Mikrowellenbasierte Analysen bieten aufgrund der Energieabsorption durch die Dipole des freien Wassers die Möglichkeit der Bestimmung der organischen Trockenmasse, beispielsweise in Fermentern oder Biogasanlagen.
Die Forschung des iba konzentriert sich in diesem Bereich auf folgende Schwerpunkte:
- Bioreaktorgestützte Produktion von Zellen und Proteinen
- Überwachung der Vitalität suspendierter Zellen durch Bioimpedanzanalyse
- Bestimmung der organischen Trockenmasse mittels Mikrowellensensoren
- Entwicklung miniaturisierter Elektrodensysteme in Mikroreaktorsystemen
