Ziel des CD Labors ist die Entwicklung von prozess- und produkt-übergreifenden Methoden zur Steigerung der Leistungsfähigkeit sowie der Effizienz von industriellen Bioprozessen. Mechanistische, physiologiebasierende Ansätze zur Prozessskalierung kombiniert mit skalierbaren Prozesskontrollstrategien sollen die Erfolgsquote bei der Prozessübertragung vom Labor in den Großmaßstab erhöhen, sowie eine unkomplizierte Eingliederung neuer Stämme in den Produktionsmaßstab ermöglichen.
Der Hauptfokus des CD Labors innerhalb der ersten zwei bis drei Jahren konzentriert sich auf i) Methoden zur repräsentativen Biomassemessung in Echtzeit ii) Methoden zur Bestimmung von skalierbaren Physiologieparameter in dynamischen Prozessbedingungen iii) die Entwicklung von parallelisierbaren scale-down Technologien und dem effizienten Erschließen von Plattformprozesswissen. Der Fokus der darauffolgenden Jahre liegt auf der Prozess-abbildung und -kontrolle anhand mechanistischer Prozessmodelle sowie der Analyse von integrierten, mehrstufigen Bioprozessen.
Angewandte Methoden umfassen soft- und hard-warebasierte Sensoren zur Echtzeitbestimmung von skalierbarer, physiologischer Information sowie die Kombination von orthogonalen Analyseverfahren für die Untersuchung der Wechselwirkungen zwischen Morphologie und Physiologie.
Lieferbare Ergebnisse resultierend aus der Arbeit innerhalb des CD Labors inkludieren u.A. Methodologien für
¿ Direkte oder indirekte Quantifizierung des aktiven, produktiven Anteils der Biomasse bzw. deren physiologischen Status mittels robuster Sensorik
¿ Echtzeit Bioprozesscharakterisierung in dynamischen Prozessbedingungen basierend auf skalierbaren Prozessparametern
¿ Optimales experimentelles Design zur schnellen Bioprozesscharakterisierung
¿ Mechanistische Abbildung der Wechselwirkungen zwischen Bioprozess Design, Physiologie und Morphologie anhand hybrider Prozessmodelle
¿ Quantifizierung und Steuerung der Skalierungseffizienz von der Stammselektion bis hin zur Produktion anhand skalierbarer Kontrollstrategien
Allen Methodologien gemein ist die systematischen Identifizierung und Formulierung von prozessrelevanter Information in simplifizierenden Prozessmodellen um den Methodentransfer in die industriellen Anwendung zu ermöglichen sowie Synergieeffekte für das Produkt n+1 sowie die Prozess n+1 zu erschließen.
Die angepeilte Reduktion der Ausfallsquote bei der Prozessskalierung sowie das Erlangen von wissenschaftlichem Verständnis über darunterliegende physiologische Mechanismen ist die in Angriff genommene industrielle Hauptfragestellung. Da dies die Entwicklung von den skizzierten neuen Methoden voraussetzt, ist eine Vielzahl der anvisierten Ergebnisse klarerweise stark in der Grundlagenforschung verwurzelt.
Der dargestellte Forschungsbereich soll das CD LABOR als ein ZENTRUM FÜR DIE ENTWICKLUNG VON EINFACHEN, TRANSFERIERBAREN ABER WISSENSCHAFTSBASIERENDEN METHODOLOGIEN FÜR DIE BIOPROZESSTECHNIK positionieren.
