PRODUKTOVERSICHT
Der MICROIPOWER VP ist ein laborgrößen-gerechtes, aus Glas bestehendes paralleles Bioreaktorsystem, das für mikrobielle und bakterielle Fermentation sowie für die Kultur tierischer und insektiver Zellen konzipiert ist. 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 sowie die Fähigkeiten zur Prozessentwicklung.
Hauptmerkmale
Integriertes Glas-Bioreaktordesign mit eingebautem industriellem Touchscreen-HMI
Verteilte Steuerungsarchitektur zur Steuerung von bis zu acht Bioreaktoren pro System
Temperaturregelmodul auf Peltier-Basis mit breitem Temperaturbereich: 4 °C bis 80 °C (±0,2 °C)
Hochpräzise Peristaltikpumpen (bis zu sechs pro Controller): umkehrbare und drehzahlgeregelte Betriebsart
Echtzeit-Videomonitoring mit Fernansicht und geplanter Bildaufnahme
Modulares Rührsystem: Drei-Blatt-, Sechs-Blatt-, Acht-Blatt- und Entschäumungs-Rührer
Erhältlich in Standard-Arbeitsvolumina: 1 L, 2 L, 3 L und 5 L
Umfangreiche Sammlung an Adapterzubehör für die Kompatibilität mit verschiedenen Reglern, Motoren und anderen Komponenten
Integrierte systemweite Steuerung für PAT-Geräte von Drittanbietern (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 VP schließt die Lücke zwischen akademischer Forschung und industrieller Produktion. Herkömmliche Labor-Bioreaktoren weisen häufig eine unzureichende Prozessparametersteuerung, niedrige Sauerstoffübergangsrate und Batch-zu-Batch-Variabilität auf – Hindernisse, die die Skalierung verzögern.
Dieses System löst diese Herausforderungen durch die Kombination folgender Merkmale:
Die optische Klarheit und chemische Inertheit von Glas
Die robuste Steuerungsarchitektur für industrielle biotechnologische Prozesse
Verteilte Steuerungstechnologie für den parallelen Betrieb
Erhältlich in Standardarbeitsvolumina von 1 L, 2 L, 3 L und 5 L; Sondergrößen sind auf Anfrage verfügbar. Der MICROIPOWER VP unterstützt sämtliche Anwendungen – von der Stamm-Screening-Phase bis zur prä-GMP-Prozessvalidierung. Sein integrierter Aufbau ermöglicht eine skalierbare Erweiterung und erfüllt damit die Anforderungen sowohl kleiner Forschungslabore als auch großer biotechnologischer Einrichtungen.
Kerntechnische Innovationen
1. Integrierter Systemaufbau
Der MICROIPOWER VP stellt einen revolutionären, integrierten Systemaufbau vor, der es dem Anwender ermöglicht:
Bis zu 8 Bioreaktoren gleichzeitig über eine einzige Geräteschnittstelle zu betreiben
Experimente lokal über den eingebauten industriellen Touchscreen zuzugreifen und zu verwalten
Eine konsistente Leistung aller Einheiten durch standardisierte Steuerungsalgorithmen sicherzustellen
Führen Sie Batch-Vergleiche und -Optimierungen mithilfe von Werkzeugen für die Analyse mehrerer Batch-Datensätze durch
Vereinfachen Sie die Laboranordnung mit einer kompakten Bauform, die sich für den Einsatz auf dem Labortisch eignet
Dieses Design eignet sich insbesondere für Hochdurchsatz-Screenings, Prozessentwicklungen und Validierungsstudien, bei denen Konsistenz und Skalierbarkeit entscheidend sind. Der integrierte Touchscreen ermöglicht den direkten, geräteinternen Betrieb und macht eine externe Verbindung zu einem PC überflüssig, ohne dabei die vollständige Kontrolle über alle Systemparameter einzubüßen.
2. Peltier-Temperaturregelmodul
Eine zentrale Innovation des MICROIPOWER VP ist sein auf Peltier-Effekt basierendes thermoelektrisches Temperaturregelmodul, das:
Eine präzise Temperaturregelung im Bereich von 4 °C bis 80 °C (±0,2 °C) bietet
Die Notwendigkeit einer externen Kühlwasserversorgung eliminiert
Im Vergleich zu herkömmlichen Wasserjacken-Systemen den Energieverbrauch senkt
Sterilisationszyklen durch geringere thermische Trägheit beschleunigt
Selbst bei schnellen Änderungen der Umgebungsbedingungen stabile Temperaturverhältnisse aufrechterhält
Dieses Modul ist ideal für Anwendungen, die eine präzise Temperaturregelung erfordern, wie beispielsweise die Expression rekombinanter Proteine, die Impfstoffherstellung und die Analyse des metabolischen Flusses. Sein Betrieb beruht auf dem Peltier-Effekt, bei dem elektrische Energie direkt in Wärmeübertragung umgewandelt wird, wodurch schnelle und genaue Temperaturanpassungen möglich sind.
3. Hochpräzises Peristaltikpumpensystem
Jeder Controller im MICROIPOWER-VP-System unterstützt bis zu 6 hochpräzise Peristaltikpumpen, die für folgende Zwecke konzipiert sind:
Umkehrbare und drehzahlgeregelte Betriebsart (0–100 % Tastverhältnis)
Präzises Dosieren von Glukose, Base, Zuführmedien und Antischäummitteln
Automatisierte Zuführstrategien zur konsistenten Reproduzierbarkeit des Prozesses
Minimale Scherbelastung empfindlicher Mikroorganismen und Zellen
Geringer Wartungsaufwand aufgrund der einfachen Konstruktion
Diese Pumpen sind unverzichtbar, um die präzise Nährstoffzufuhr sicherzustellen, die für eine hochproduktive mikrobielle Fermentation und Zellkultur erforderlich ist. Sie eignen sich insbesondere für Anwendungen mit scherempfindlichen Organismen, bei denen ein konstanter, niedriger Scherfluss entscheidend für die Zellviabilität und Produktivität ist.
4. Videoüberwachung und Fernzugriff
Das MICROIPOWER VP verfügt über erweiterte Funktionen zur Videoüberwachung:
Echtzeit-Fernansicht der Bioreaktorbehälterbilder
Geplante Bildaufnahme zur Dokumentation und Prozessüberwachung
Fernzugriff über Desktop- und Mobilgeräte zur Steuerung experimenteller Prozesse und Daten
Integration mit Prozesssteuerungsparametern für korrelierte Beobachtungen
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. Sie ermöglicht es Forschern, die Kulturentwicklung zu überwachen, potenzielle Probleme frühzeitig zu erkennen und erforderliche Anpassungen vorzunehmen, ohne physisch im Labor anwesend sein zu müssen.
5. Gasstromregelungssystem
Die Gasstromregelung des Systems erfolgt über einen Massenstromregler (MFC), der:
Eine präzise Gasstromregelung unterstützt: 0,3–2,0 vvm (volumetrische Gasgeschwindigkeit pro Minute)
Sowohl die individuelle Steuerung als auch die kontinuierliche Mischung von Gasströmen ermöglicht
Sich nahtlos in sterile Filtersysteme integriert, um Kontaminationen zu verhindern
Die gas-flüssig-Grenzfläche optimiert, um einen effizienten Sauerstofftransfer zu gewährleisten
Die Blasengröße minimiert, um mechanische Scherbelastung empfindlicher Organismen zu reduzieren
Dieses fortschrittliche Gassteuerungssystem gewährleistet optimale Belüftungsbedingungen für verschiedene Kulturarten – von mikrobieller Fermentation bis hin zu Zellkulturen mit hoher Zelldichte. Es ist insbesondere für Anwendungen von großem Wert, bei denen die Sauerstoffübergangseffizienz (kLa) entscheidend ist, wie etwa mikrobielle Kulturen mit hoher Zelldichte und scherempfindliche tierische Zellkulturen.
6. HMI-Touchscreen-Schnittstelle
Die Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) des Systems ist ein 10-Zoll-industrieller Touchscreen, der:
** die Anzeige und Einstellung kritischer Prozessparameter ermöglicht** (Temperatur, pH-Wert, gelöster Sauerstoff, Rührdrehzahl usw.)
Echtzeitüberwachung von Temperatur, pH-Wert und gelöstem Sauerstoff bereitstellt
Schnellen Zugriff auf Standardarbeitsanweisungen (SOPs) unterstützt
Eine einfache Einrichtung und Anpassung experimenteller Protokolle ermöglicht
Werkzeuge zur Datenvisualisierung für eine unmittelbare Prozessbewertung bietet
Das HMI der Industrieklasse ist für Laborumgebungen konzipiert und bietet Widerstandsfähigkeit gegenüber Staub, Feuchtigkeit und anderen Verunreinigungen. Die intuitive Benutzeroberfläche verkürzt die Einarbeitungszeit für neue Anwender und bietet gleichzeitig fortgeschrittene Steuerungsfunktionen für erfahrene Forscher.
7. Modulares Rührsystem
Der MICROIPOWER VP bietet eine Auswahl an Rührern, die für verschiedene Kulturtypen optimiert sind:
Drei-Flügel-Rührer: Ideal für allgemeines Rühren und Sauerstoffübertragung
Sechs-Flügel-Rührer: Gewährleistet schonendes Rühren mit geringer Scherbelastung für empfindliche Organismen
Acht-Flügel-Rührer: Optimiert für Anwendungen mit hoher Scherbelastung
Entschäumungs-Rührer: Effektiv zur Schaumkontrolle, ohne die Kulturbedingungen zu stören
Die Auswahl des Impellers kann an die spezifischen Anforderungen der Kultur angepasst werden – von der mikrobiellen Fermentation bis hin zu Hochdichte-Zellkulturen. Das Sechs-Flügel-Design wird insbesondere für scherempfindliche Anwendungen wie adhärente Zellkulturen auf Mikroträgern empfohlen, bei denen eine Scherminderung durch sanfte Rührung (≤ 60 U/min) entscheidend für die Aufrechterhaltung der Zellviabilität ist.
8. Leitblech-Baugruppe
Optionale Leitblech-Zubehörteile sind verfügbar, um:
Die Misch-Effizienz im Gefäß zu verbessern
Die Stoffübergangsrate zwischen Gas und Flüssigkeit sowie zwischen Flüssigkeit und Flüssigkeit zu erhöhen
Tote Zonen zu reduzieren und die Homogenität der Kultur zu verbessern
Die Sauerstoffübertragungseffizienz (kLa) um 30–40 % zu steigern
Wandeffekte auf die Kulturbedingungen zu minimieren
Leitbleche sind besonders nützlich bei Kulturen mit hoher Viskosität oder beim Einsatz von Mikroträgern für adhärente Zellkulturen. Sie wirken zusammen mit dem Impellersystem, um die Strömungsmuster innerhalb des Gefäßes zu optimieren und eine gleichmäßige Verteilung von Nährstoffen, Sauerstoff und Zellen sicherzustellen.
Technische Spezifikationen
| Parameter |
Spezifikation |
| Gefäßmaterial |
Hochborosilikatglas (Ra ≤ 0,4 μm polierte Innenoberfläche) |
| Arbeitsvolumina |
1 l, 2 l, 3 l, 5 l (SIP-fähig: 121 °C, 15–30 min) |
| Höhen-Durchmesser-Verhältnis (H:D) |
1:1,6 (Standard), kundenspezifische Verhältnisse erhältlich |
| Rührsystem |
Obenmontierter Rührer, 50–1000 U/min (Genauigkeit ±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 Sauerstoff-/Stickstoff-/Luft-Mischung |
| Belüftungssystem |
Tiefes Durchspülen, 0,3–2,0 vvm (Massenstromregler) |
| Gasfiltration |
0,2-μm-PTFE-Filter (Zuluft: 37 mm; Abluft: 50 mm) |
| Füttersystem |
4-Rührer-Regler pro Gruppe, bis zu 6 hochpräzise Peristaltikpumpen pro Regler |
|
Umkehrbare und drehzahlgeregelte Betriebsart (0–100 % Tastverhältnis) |
| Kontrollsystem |
Verteilte Architektur, unterstützt bis zu 8 Bioreaktoren pro System |
|
Standard-Kommunikationsprotokolle für die Integration mit PAT-Geräten von Drittanbietern |
|
Einzel-System-Steuerung ohne externe PC-Einheit erforderlich |
| 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 VP wählen?
Integrierte Betriebseffizienz: Führen Sie bis zu 8 Experimente gleichzeitig unter konsistenten Bedingungen über eine einzige Geräteoberfläche durch
Skalierbarkeit: Erweitern Sie von 4 auf 8 Bioreaktoren pro System durch Clusterausweitung
Präzise Steuerung: Industrielle Genauigkeit in einer für das Labor geeigneten Form
Flexibilität: Unterstützung sowohl für mikrobielle Fermentation als auch für Tier- und Insektenzellkultur
Benutzerfreundliches Design: 10-Zoll-Industrie-Touchscreen ermöglicht direkten, geräteinternen Betrieb
Datenreiche Umgebung: Umfassende Datenerfassungs- und Analysetools
Einhaltung gesetzlicher Vorgaben: Ausgerichtet auf aktuelle GMP- und FDA-Vorschriften für regulierte Umgebungen
Kosteneffizient: All-in-One-Design macht die Verbindung zu einem externen PC überflüssig
Anwendungen und wissenschaftlicher Wert
1. Mikrobielle Fermentation
Der MICROIPOWER VP ist für die präzise Steuerung mikrobieller Fermentationsprozesse konzipiert und ermöglicht es Forschern, Wachstumsbedingungen zu optimieren und die Ausbeute für eine breite Palette von Anwendungen zu maximieren.
Fallstudien:
Optimierung der Fermentation von Lactobacillus casei:
Konsistente Milchsäureproduktion durch Echtzeit-pH-Regelung (Genauigkeit ±0,01)
Optimierung der Kohlenstoffquellen-Nutzung mit hochpräzisen Peristaltikpumpen
Sichere Skalierung vom Labor- auf den industriellen Produktionsmaßstab
Entwicklung des Fermentationsprozesses für Aspergillus oryzae:
Maximierung der Enzymproduktion (z. B. Proteasen, Amylasen)
Optimierung der Wachstumsbedingungen mittels DoE (Design of Experiments)
Implementierung automatisierter Zuführstrategien für konsistente Leistung
Hochdichte-Fermentation von Escherichia coli:
Erreichen hoher optischer Dichten (OD600 bis zu 120)
Aufrechterhaltung konstanter gelöster Sauerstoffkonzentrationen (>30 %)
Integration mit PAT-Werkzeugen für erweiterte Überwachung
2. Zellkultur
Der MICROIPOWER VP eignet sich zudem hervorragend für die Kultur von Tier- und Insektenzellen, einschließlich suspendierter und adhärenter Zelllinien.
Fallstudien:
Insektenzellkultur (SF9, HSV-1):
Unterstützung von Insektenzellkulturen mit hoher Zelldichte
Präzise Temperaturregelung zur Optimierung der Proteinexpression implementieren
Integration mit PAT-Werkzeugen für erweiterte Überwachung
Säugetierzellkultur (293T, CHO-K1):
Erreichen von Suspensionskulturen mit hoher Zelldichte
Aufrechterhaltung konstanter pH-Werte und gelöster Sauerstoffkonzentrationen
Implementierung automatisierter Zuführstrategien für konsistente Leistung
Suspensionskultur von Vero-Zellen mit hoher Zelldichte:
Erreicht eine hohe Zelldichte (bis zu 1,5 × 10⁷ Zellen/mL)
Unterstützt Impfstoffproduktionsprozesse
Präzise Temperaturregelung zur Optimierung der Proteinexpression implementieren
Adhärente Zellkultur auf Mikroträgern:
Unterstützt adhärente Zellkulturen mit hoher Zelldichte (bis zu 10⁷ Zellen/mL)
Implementiert Mischbedingungen mit geringer Scherbelastung (≤ 60 U/min)
Integration mit PAT-Werkzeugen für erweiterte Überwachung
Suspensionskultur mit hoher Zelldichte (293T, CHO-K1):
Erreicht eine hohe Zellzahl (bis zu 10⁹ Zellen/mL)
Unterstützt die Produktion rekombinanter Proteine
Präzise Temperaturregelung zur Optimierung der Proteinexpression implementieren
Fazit
Der MICROIPOWER VP stellt einen bedeutenden Fortschritt in der parallelen Bioreaktortechnologie dar und vereint die Präzision und Kontrolle industrieller Systeme mit der Benutzerfreundlichkeit und Zugänglichkeit laborüblicher Instrumente. Sein integrierter Aufbau mit einem eingebauten industriellen Touchscreen vereinfacht die Bedienung, ohne dabei die vollständige Kontrolle über kritische Parameter einzubüßen. Die Fähigkeit des Systems, bis zu acht Bioreaktoren gleichzeitig zu steuern, macht es zur idealen Wahl für Hochdurchsatzforschung und Prozessentwicklung.
Für Anwender, die parallele Experimente ohne die Komplexität einer externen PC-Anbindung durchführen müssen, bietet der MICROIPOWER VP eine robuste und benutzerfreundliche Lösung. Seine präzisen Steuerungsfunktionen – darunter Peltier-basierte Temperaturregelung, hochpräzise Peristaltikpumpen und fortschrittliche Gasstromregelung – gewährleisten eine konsistente Leistung aller Geräteeinheiten. Zudem ist das System gemäß den GMP- und FDA-21-CFR-Teil-11-Richtlinien zertifiziert und somit für den Einsatz in regulierten Umgebungen geeignet.
