PRODUKTOVERSICHT
Der MICROIPOWER BP ist ein laborgrößen-gerechtes, paralleles Glas-Bioreaktorsystem für mikrobielle und bakterielle Fermentation sowie für die Kultur tierischer und insektischer Zellen. Basierend auf dem bewährten Design des MICROIPOWER07, jedoch erweitert durch eine verteilte Steuerungstechnologie, bietet es industrielle Präzision auf kompaktem, benutzerfreundlichem Format. Das System ermöglicht es Forschern, mehrere Bioreaktoren gleichzeitig über eine einheitliche Schnittstelle zu betreiben und verbessert dadurch signifikant die Forschungseffizienz und die Fähigkeiten zur Prozessentwicklung.
Hauptmerkmale
1. Verteilte Steuerungsarchitektur zur zentralen Verwaltung von Dutzenden bis Hunderten von Bioreaktoren über eine einzige Schnittstelle
2. Peltier-basiertes Temperaturregelmodul mit breitem Bereich: 4 °C bis 80 °C (±0,2 °C)
3. Hochpräzise Peristaltikpumpen (bis zu 6 pro Controller): umkehrbare und drehzahlgeregelte Betriebsart
4. Echtzeit-Videomonitoring mit Fernansicht und geplanter Bildaufnahme
5. Massendurchflussregler (MFC) zur präzisen Gasstromregelung
6. 10-Zoll-Industrie-Touchscreen-HMI zur Anzeige und Einstellung von Parametern
7. Erhältlich in Standard-Arbeitsvolumina: 1 L, 2 L, 3 L und 5 L
8. Verschiedene Rührerarten: Dreiflügel-, Sechsfügel-, Achtflügel- und Entschäumungs-Rührer
9. Modulares Rührersteuerungsdesign: Bis zu vier Steuergeräte können gruppiert werden; unterstützt mehrere Gruppenkonfigurationen
10. Umfangreiche Sammlung an Adapterzubehör für Kompatibilität mit verschiedenen Steuergeräten, Motoren und anderen Komponenten
11. Integrierte systemweite Steuerung für externe PAT-Geräte (Process Analytical Technology)
Der transparente Borosilikatglasbehälter ermöglicht die Echtzeit-Visuellüberwachung des mikrobiellen oder zellulären Wachstums ohne zusätzliche optische Instrumentierung und eignet sich daher ideal für die Forschung im Bereich der Biopharmazeutika, der Synthetischen Biologie und der Industriellen Biotechnologie.
Designphilosophie
Das MICROIPOWER BP schließt die Lücke zwischen akademischer Forschung und industrieller Produktion. Herkömmliche Labor-Bioreaktoren weisen häufig eine unzureichende Prozessparameterkontrolle, niedrige Sauerstoffübergangsrate und Batch-zu-Batch-Variabilität auf – Hindernisse, die die Skalierung verzögern.
Dieses System löst diese Herausforderungen durch die Kombination folgender Merkmale:
1. Die optische Durchsichtigkeit und chemische Inertheit von Glas
2. Die robuste Steuerungsarchitektur der industriellen Bioprozessführung
3. Verteilte Steuerungstechnologie für den parallelen Betrieb
Erhältlich in Standard-Arbeitsvolumina von 1 L, 2 L, 3 L und 5 L – mit kundenspezifischen Größen auf Anfrage – unterstützt das MICROIPOWER BP sämtliche Anwendungen von der Stamm-Screening-Phase bis zur prä-GMP-Prozessvalidierung. Sein modulares Design ermöglicht eine skalierbare Erweiterung und erfüllt damit die Anforderungen sowohl kleiner Forschungslabore als auch großer biotechnologischer Einrichtungen.
Kerntechnische Innovationen
1. Verteilte Steuerungstechnologie
Das MICROIPOWER BP führt eine revolutionäre verteilte Steuerungsarchitektur ein, die es dem Anwender ermöglicht:
1. Betrieb mehrerer Bioreaktoren gleichzeitig über eine einzige Benutzeroberfläche
2. Skalierung von 4 auf Hunderte von Bioreaktoren durch Clusterausweitung
3. Integration von PAT-Geräten Dritter über Standard-Kommunikationsprotokolle
4. Fernzugriff auf Experimente und deren Verwaltung über Desktop- oder mobile Geräte
5. Gewährleistung einer konsistenten Leistung aller Einheiten durch standardisierte Regelalgorithmen
6. Durchführung von Chargenvergleichen und Optimierung mithilfe von Werkzeugen zur Analyse von Mehr-Chargen-Daten
Diese Technologie eignet sich insbesondere für Hochdurchsatz-Screenings, Prozessentwicklungen und Validierungsstudien, bei denen Konsistenz und Skalierbarkeit entscheidend sind.
2. Peltier-Temperaturregelmodul
Eine zentrale Innovation des MICROIPOWER BP ist sein auf Peltier-Effekt basierendes thermoelektrisches Temperaturregelmodul, das:
1. Präzise Temperaturregelung im Bereich von 4 °C bis 80 °C (±0,2 °C) ermöglicht
2. Eliminiert die Notwendigkeit einer externen Kühlwasserversorgung
3. Reduziert den Energieverbrauch im Vergleich zu herkömmlichen Wasserjacket-Systemen
4. Beschleunigt Sterilisationszyklen durch Minimierung der thermischen Trägheit
5. Gewährleistet stabile Temperaturbedingungen auch bei schnellen Änderungen der Umgebungsbedingungen
Dieses Modul ist ideal für Anwendungen mit präziser Temperaturregelung, wie z. B. die Expression rekombinanter Proteine, die Impfstoffproduktion und die metabolische Flussanalyse.
3. Hochpräzises Peristaltikpumpensystem
Jeder Controller des MICROIPOWER-BP-Systems unterstützt bis zu 6 hochpräzise Peristaltikpumpen, die für folgende Aufgaben ausgelegt sind:
1. Umkehrbare und drehzahlgeregelte Betriebsweise (0–100 % Tastverhältnis)
2. Präzise Dosierung von Glukose, Base, Zulaufmedien und Antischäummitteln
3. Automatisierte Zuführstrategien zur konsistenten Prozessreproduktion
4. Geringe Scherspannung auf empfindliche Mikroorganismen und Zellen
5. Geringer Wartungsaufwand aufgrund der einfachen Konstruktion
Diese Pumpen sind unverzichtbar, um die präzise Nährstoffzufuhr sicherzustellen, die für eine hochgradige mikrobielle Fermentation und Zellkultur erforderlich ist.
4. Videoüberwachung und Fernzugriff
Das MICROIPOWER BP verfügt über fortschrittliche Funktionen zur Videoüberwachung:
1. Echtzeit-Fernansicht der Bioreaktor-Behälterbilder
2. Geplante Bildaufnahme zur Dokumentation und Prozessüberwachung
3. Fernzugriff über Desktop- und mobile Geräte zur Steuerung experimenteller Prozesse und Daten
4. Integration mit Prozesssteuerungsparametern für korrelierte Beobachtungen
5. Hochauflösende Bildgebung zur detaillierten Beobachtung der Kulturbedingungen
Diese Funktion ist besonders nützlich für Langzeitexperimente und bei der Arbeit in Umgebungen mit eingeschränktem physischem Zugang zum Labor.
5. Gasstromregelungssystem
Die Gasstromregelung des Systems erfolgt über einen Massenstromregler (MFC), der:
1. Eine präzise Gasstromregelung im Bereich von 0,3–2,0 vvm (volumetrische Gasgeschwindigkeit pro Minute) unterstützt
2. Sowohl die individuelle Steuerung als auch die kontinuierliche Mischung von Gasströmen ermöglicht
3. Mit sterilen Filtersystemen integriert ist, um Kontaminationen zu verhindern
4. Die gas-flüssig-Phasengrenzfläche optimiert, um einen effizienten Sauerstofftransfer zu gewährleisten
5. Die Blasengröße minimiert, um mechanische Scherbelastung empfindlicher Organismen zu reduzieren
Dieses fortschrittliche Gassteuerungssystem stellt optimale Belüftungsbedingungen für verschiedene Kulturarten sicher – von mikrobieller Fermentation bis hin zu hochdichten Zellkulturen.
6. HMI-Touchscreen-Schnittstelle
Der All-in-One-PC + SPS von Siemens des Systems:
1. Zeigt kritische Prozessparameter an und ermöglicht deren Anpassung
2. Bietet Echtzeitüberwachung von Temperatur, pH-Wert und gelöstem Sauerstoff
3. Ermöglicht schnellen Zugriff auf Standardarbeitsanweisungen (SOPs)
4. Erlaubt einfache Einrichtung und Anpassung experimenteller Protokolle
5. Bietet Visualisierungstools für die unmittelbare Prozessbewertung
Die intuitive Benutzeroberfläche verkürzt die Einarbeitungszeit für neue Nutzer und bietet gleichzeitig fortgeschrittene Steuerungsfunktionen für erfahrene Forscher.
7. Modulares Rührsystem
Der MICROIPOWER BP bietet eine Auswahl an Rührern, die für verschiedene Kulturtypen optimiert sind:
1. Dreiflügelrührer: Ideal für allgemeines Rühren und Sauerstofftransfer
2. Sechs-Flügel-Rührer: Gewährleistet eine schonende Mischung mit geringer Scherbelastung für empfindliche Organismen
3. Acht-Flügel-Rührer: Optimiert für Mischprozesse mit hoher Scherbelastung
4. Entschäumungs-Rührer: Wirksam zur Schaumkontrolle, ohne die Kulturbedingungen zu stören
Die Auswahl des Rührers kann an die spezifischen Anforderungen der Kultur angepasst werden – von der mikrobiellen Fermentation bis hin zu hochdichten Zellkulturen.
8. Leitblech-Baugruppe
Optionale Leitblech-Zubehörteile sind verfügbar, um:
1. Die Mischeffizienz im Gefäß zu verbessern
2. Die Stoffübergangsrate zwischen Gas und Flüssigkeit sowie zwischen zwei Flüssigkeiten zu erhöhen
3. Totzonen zu reduzieren und die Homogenität der Kultur zu verbessern
4. Die Sauerstoffübertragungseffizienz (kLa) um 30–40 % zu steigern
5. Minimierung der Wandeffekte auf die Kulturbedingungen
Leitbleche sind besonders nützlich bei Kulturen mit hoher Viskosität oder beim Einsatz von Mikroträgern für adhärente Zellkulturen.
Technische Spezifikationen
| Parameter |
Spezifikation |
| Gefäßmaterial |
Hochwertigem Borosilikatglas |
| Arbeitsvolumina |
1 L, 2 L, 3 L, 5 L |
| Höhen-Durchmesser-Verhältnis (H:D) |
01:01.6 |
| Rührsystem |
Oben montierter Rührer, 50–1000 U/min (±1 U/min), Wechselstrom-Servomotor |
| Temperaturregler |
4 °C bis 80 °C, ±0,2 °C, Peltier-Thermoelementmodul |
| pH-Wert Steuerung |
0–14, ±0,01, mit automatischer Basis-/CO₂-Dosierung |
| Gelöstes Sauerstoff (DO) |
0–200 %, ±1 %, mit O₂/N₂/Luft-Mischung |
| Belüftungssystem |
Tiefenbelüftung, 0,3–2,0 vvm (Massenstromregler) |
| Gasfiltration |
0,2-μm-PTFE-Filter (Zuluft: 37 mm; Abluft: 50 mm) |
| Füttersystem |
4 Rührwerksregler pro Gruppe, bis zu 6 hochpräzise Peristaltikpumpen pro Regler |
| Umkehrbare und drehzahlgeregelte Betriebsart (0–100 % Einschaltdauer) |
| Kontrollsystem |
Verteilte Architektur, unterstützt eine unbegrenzte Anzahl von Geräten |
| Standard-Kommunikationsprotokolle für die Integration mit PAT-Geräten von Drittanbietern |
| Software-Eigenschaften |
SCADA mit Datenaufzeichnung, Audit-Trail und elektronischer Signatur |
| Darstellung und Vergleich von Mehr-Batch-Daten |
| Automatischer Betrieb von Golden Batches |
| Integrierte Versuchsplanung (DoE) |
| Unterstützung für den Import von DoE-Daten Dritter |
| Mehrebenen-Benutzerberechtigungsverwaltung |
| Standard-API für die Entwicklung benutzerdefinierter Programme |
| Kompatibilität mit Python für die Datenanalyse |
| Fernzugriff |
Unterstützung für Desktop- und mobile Geräte |
| Echtzeitüberwachung und -steuerung |
| Geplante Bildaufnahme und Dokumentation |
| KONFORMITÄT |
GMP (2026) |
| FDA 21 CFR Part 11 |
| Audit-Trail-Funktion |
Warum MICROIPOWER BP wählen?
1. Effizienz beim Parallelbetrieb: Führen Sie mehrere Experimente gleichzeitig unter konsistenten Bedingungen durch
2. Skalierbarkeit: Erweitern Sie von 4 auf Hunderte von Bioreaktoren durch Cluster-Konfiguration
3. Präzise Steuerung: Industrielle Genauigkeit in einem für das Labor geeigneten Format
4. Flexibilität: Unterstützung sowohl für mikrobielle Fermentation als auch für Tier-/Insektenzellkultur
5. Fernzugriff: Überwachen und steuern Sie Experimente von überall aus
6. Datenreiche Umgebung: Umfassende Datenerfassung und Analysewerkzeuge
7. Compliance-fähig: Ausgerichtet auf aktuelle GMP- und FDA-Vorschriften für regulierte Umgebungen
8. Kostenwirksam: Hohe Leistung ohne die hohen Kosten industrieller Systeme
Der MICROIPOWER BP ist nicht nur ein Werkzeug – er ist eine umfassende Plattform zur Voranbringung Ihrer Forschungs- und Entwicklungsprogramme.
Anwendungen und wissenschaftlicher Wert
1. Mikrobielle Fermentation
Das MICROIPOWER BP zeichnet sich bei mikrobiellen Fermentationsanwendungen aus, darunter:
1. Stammentwicklung und -optimierung
2. Hochdichte-Mikroorganismuskulturen für maximale Ausbeute
3. Entwicklung von Fermentationsprozessen
4. Skalierungsmodellierung (Scale-down) zur Prozessvalidierung
5. Prozessüberwachung und -steuerung
Typische Fallstudien:
Optimierung der Kulturbedingungen für Lactobacillus casei in parallelen Bioreaktoren
Optimierung von Fermentationsprozessen mit Aspergillus oryzae
Entwicklung von Hochdicht-Kulturen von Escherichia coli
2. Zellkultur
Eine der größten Stärken des MICROIPOWER BP ist seine Vielseitigkeit bei der Unterstützung verschiedener Zellkulturformate:
1. Suspensionszellkultur: SF9-Insektenzellen, HEK293-Zellen und mehr
2. Adhärente Zellkultur: Vero-Zellen, MDCK-Zellen und andere anhaftende Zelllinien
3. Perfusionszellkultur: Hochdichte-Perfusionskultur von Vero-Zellen mit Mikroträgern
4. Virusproduktion: HSV-1 und andere virale Vektoren
5. Antikörperentwicklung: Produktion und Optimierung monoklonaler Antikörper
6. Exosomenproduktion: Erzeugung von Exosomen unter definierten Bedingungen
7. Hochdichte-Zellkultur: 293T-Zellen unter optimierten Scherbedingungen
8. Mikroträger-Perfusionskultur: Hochdichte-Perfusion von Vero-Zellen mit Mikroträgern
Systemintegration und -erweiterung
1. Steuergeräte-Konfiguration
Der MICROIPOWER BP verfügt über ein modulares Steuergerätedesign, das Folgendes ermöglicht:
1. Vier Steuergeräte bilden einen Cluster, wobei jedes bis zu sechs hochpräzise Peristaltikpumpen unterstützt
2. Softwareunterstützung für die unbegrenzte Geräteverwaltung und -steuerung
3. Skalierbarkeit des Systems auf Dutzende oder sogar Hunderte von Bioreaktoren
4. Flexible Clusterkonfigurationen, die den Forschungsanforderungen unterschiedlicher Größenordnungen entsprechen
2. Integration von PAT-Geräten Dritter
Das System unterstützt die Integration verschiedener PAT-Geräte von Drittanbietern, darunter:
1. Gasanalysatoren: Echtzeitüberwachung der Zusammensetzung des Abluftgases
2. Automatisierte Probenahmesysteme: Programmierbare Probenahme zur Prozessanalyse
3. Zuführwaagesysteme: Präzise Steuerung der Zugabe von Zufuhrstoffen für konstante Kulturbedingungen
4. Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (UPLC): Hochauflösende Analyse von Kulturüberständen
5. Raman-Spektrometer: In-situ-Überwachung von Stoffwechselprozessen
Diese Integrationsfähigkeit beseitigt Datensilos und ermöglicht es Forschern,
1. Schlüsselprozessparameter in Echtzeit zu erfassen und zu analysieren
2. Kulturbedingungen basierend auf Echtzeitdaten zu optimieren
3. Die Forschungseffizienz zu steigern und die Prozessentwicklung zu beschleunigen
4. Eine zuverlässige Begründung für den Maßstabwechsel (Scale-up) in die industrielle Produktion zu liefern
3. Konfiguration des Rührsystems
Das Rührsystem des Systems ist äußerst vielseitig und unterstützt:
1. Sowohl mechanisches als auch magnetisches Rühren
2. Auswahl verschiedener Rührflügeltypen entsprechend den Prozessanforderungen
3. Präzise Regelung der Rührgeschwindigkeit (50–1000 min⁻¹)
4. Minimierung mechanischer Scherbelastung empfindlicher Zellen und Mikroorganismen
5. Optimierung des Stofftransports und der Mischwirksamkeit
Empfehlungen zur Optimierung des Rührsystems:
1. Für scherempfindliche Zelllinien wie 293T-Zellen: Verwenden Sie einen Rührflügel mit 6 oder 8 Schaufeln und halten Sie die Rührgeschwindigkeit unter 80 min⁻¹
2. Für Kultivierungen auf Mikroträgern: Verwenden Sie einen Rührflügel mit 8 Schaufeln und optimieren Sie die Rührparameter, um eine optimale Aufschlämmung zu erreichen
3. Für die mikrobielle Hochdichtefementation kann ein dreiflügeliger Rührer bei mäßig erhöhter Rührgeschwindigkeit eingesetzt werden, um den Sauerstofftransfer zu verbessern
Software-Eigenschaften
Das MICROIPOWER-BP-System ist mit einer fortschrittlichen Softwareplattform ausgestattet, die Folgendes bietet:
1. Verteilte Architektur: Unterstützt die synchronisierte Steuerung mehrerer Gerätegruppen
2. Echtzeit-Überwachung und -Anpassung von Parametern: Gewährleistet stabile Kulturbedingungen
3. Anpassbare und kaskadierte Regelung: Passt sich unterschiedlichen Kultur-Anforderungen an
4. Ansicht und Vergleich von Daten aus mehreren Chargen: Erleichtert die Optimierung von Parametern
5. Automatischer Betrieb nach dem „Golden Batch“-Verfahren: Steigert die Forschungseffizienz
6. Integrierte DoE-Funktion (Design of Experiments): Unterstützt eine systematische Prozessoptimierung
7. Benutzerberechtigungsverwaltung mit mehreren Ebenen und Audit-Trail: Stellt die Datenintegrität sicher
8. Standard-API: Ermöglicht die Entwicklung benutzerdefinierter Programme
9. Fernzugriffsmöglichkeit: Verwalten Sie Experimente und Daten von Desktop- oder mobilen Geräten aus
Diese Softwareplattform wurde entwickelt, um:
1. Arbeitsabläufe für die Versuchsplanung und -durchführung zu vereinfachen
2. Umfassende Werkzeuge zur Datenaufzeichnung und -analyse bereitzustellen
3. Einen nahtlosen Übergang von der Entdeckungsphase in die Produktion zu unterstützen
4. Die Einhaltung der GMP-Richtlinien sowie der FDA-Vorschrift 21 CFR Teil 11 sicherzustellen
5. Eine flexible Berechtigungsverwaltung und Datensicherheit zu bieten
Zusammenfassung der Vorteile
Der MICROIPOWER BP bietet mehrere entscheidende Vorteile gegenüber herkömmlichen Einzelgefäss-Bioreaktoren:
1. Parallelbetrieb: Führen Sie mehrere Experimente gleichzeitig durch
2. Skalierbarkeit: Zuverlässige Erweiterung von kleinem auf großes Maßstab
3. Präzise Steuerung: Industrielle Genauigkeit in einem für das Labor geeigneten Format
4. Flexibilität: Unterstützung sowohl für mikrobielle Fermentation als auch für Tier-/Insektenzellkultur
5. Fernzugriff: Überwachen und steuern Sie Experimente von überall aus
6. Datenreiche Umgebung: Umfassende Datenerfassung und Analysewerkzeuge
7. Compliance-fähig: Ausgerichtet mit den aktuellen GMP- und FDA-Vorschriften
8. Kostenwirksam: Hohe Leistung ohne die hohen Kosten industrieller Systeme
9. Benutzerfreundlichkeit: Intuitives Interface für schnelle Inbetriebnahme und Bedienung
10. Robuste Konstruktion: Langlebiger Aufbau für den langfristigen Einsatz in Forschungsumgebungen
PRODUKTAUSWÄHLAGUIDE
Bei der Auswahl der geeigneten MICROIPOWER-BP-Konfiguration für Ihre Forschungsanforderungen sollten Sie Folgendes berücksichtigen:
1. Gefäßgröße: Wählen Sie 1 L, 2 L, 3 L oder 5 L entsprechend dem Versuchsmaßstab
2. Rührsystem: Wählen Sie den geeigneten Rührmotor und das passende Rührflügelrad je nach Kulturtyp
3. Temperaturregelung: Das Peltier-Modul bietet einen breiten Regelbereich von 4 °C bis 80 °C
4. Gasregelung: Der Massenstromregler ermöglicht eine präzise Regelung des Gasstroms
5. Zuführsystem: Hochpräzise Peristaltikpumpen unterstützen vielfältige Zuführstrategien
6. Überwachungsanforderungen: Videoüberwachung ist ideal für Experimente, die eine visuelle Beobachtung erfordern
Erweiterungsbedarf: Eine verteilte Architektur unterstützt die zukünftige Skalierbarkeit des Systems
