Pflanzenzellen in Suspensionskultur

Der Vorteil der Pflanzenzellsuspensionskultur liegt darin, dass bioaktive Stoffe wie z.B. therapeutische Proteine und Sekundärmetabolit-basierte Wirkstoffe für die Pharma- und Kosmetikindustrie in einer kontrollierten Umgebung, unabhängig von klimatischen Einflüssen produziert werden. Einzelne besonders produktive Pflanzenzellstämme können gezielt selektiert und durch Prozessautomation Einfluss auf das Wachstum und die Produktbildung genommen werden. Somit lassen sich die Kosten zur Herstellung reduzieren und die Produktion gleichzeitig optimieren.

Pflanzenzellen im Schüttelkolben

Schüttelkolben werden vor allem für die Stammentwicklung und für die Mediumoptimierung eingesetzt, da viele Versuche parallel und kostengünstig durchgeführt werden können. Ein entsprechend sanfter Antrieb bei niedrigen Schüttelgeschwindigkeit gewährleistet die Verfügbarkeit von Sauerstoff der scherempfindlichen Pflanzenzellsuspensionen. Um aus der Kultivierung reproduzierbare Ergebnisse zu gewinnen, müssen während des gesamten Bioprozesses optimale Kultivierungsbedingungen herrschen. Ein für Pflanzenzellkulturen optimierter Inkubationsschüttler bietet daher die Möglichkeit, die CO2-Zufuhr und die Luftfeuchtigkeit präzise zu regeln. Wichtig ist auch eine exzellente Temperaturuniformität.

Pflanzenzellen im Bioreaktor

Wie bei anderen Zellkulturprozessen spielt für Pflanzensuspensionszellen vor allem die sanfte Durchmischung und präzise Begasung eine entscheidende Rolle. Bei Pflanzenzellen wird schon bei geringen Veränderungen der Gaszusammensetzung der Metabolismus und somit das Wachstumsverhalten und die Produktion der sekundären Metaboliten verändert. Eine präzise Überwachung und Regelung der Gaszusammensetzung schafft konstante, optimale Bedingungen. Da die Zellen sehr scherempfindlich sind, muss ein geeigneter Rührer eingesetzt werden, um trotz der zunehmenden Viskosität der Kultur eine gute Durchmischung bei niedrigen Leistungseinträgen und gleichmässiger Energieverteilung zu erreichen.

Geregelte Kultivierungsbedingungen

Bei der Isolation von bioaktiven Stoffen aus ganzen Pflanzen (in vivo) kommt es zu Schwankungen in der Qualität und Quantität der Produkte. Die in vitro Kultivierung von pflanzlichen Zellen ermöglicht hingegen eine reproduzierbare Produktion unter kontrollierten Bedingungen. Bei den Kultivierungsbedingungen spielen eine Vielzahl von chemischen und physikalischen Faktoren eine Rolle für die Optimierung. Dazu gehört die Zusammensetzung des Nährmediums, Phytohormone, der pH-Wert, die Temperatur, die Begasung, der Leistungseintrag und die Beleuchtung.

Biomassebestimmung

Pflanzenzellen in Suspensionskultur bilden oft Aggregate. Daher ist die Bestimmung der Biomasse über die klassische Methode der OD-Messung nicht aussagekräftig. Als Alternative dazu hat sich die Biomassebestimmung über die Messung der Lichtabsorption (Backscattering) durchgesetzt . Ein weiterer Vorteil dieser Messmethode ist, dass sie sowohl für Bioreaktoren als auch für Shaker als online Lösung auf dem Markt erhältlich ist.

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  • CO2- Begasung
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eve® – die Plattform-Software für Bioprozesse

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Mohd Razif Mamat - Head Of Technical Administration & Operation, Malaysia Genome Institute

«Die in vitro Kultivierung von pflanzlichen Zellen ermöglicht eine reproduzierbare Produktion unter kontrollierten Bedingungen.»

Lea Düppe — Produktmanagerin Bioprozessanwendungen

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