- Forschungsprojekt
Begasungssystem für Schüttelkolben
Um die Gaszusammensetzung und Gasbefeuchtung im Innern von Schüttelkolben nach Wunsch anzupassen und um anspruchsvolle Zellkulturprozesse durchführen zu können, wurde ein neuartiges Begasungssystem entwickelt.
Steckbrief
- Lead-Departement(e) Technik und Informatik
- Institut(e) Institut für Drucktechnologie
- Förderorganisation Innosuisse
- Laufzeit 15.05.2016 - 10.12.2018
- Projektverantwortung Karl-Heinz Selbmann
- Projektleitung Karl-Heinz Selbmann
- Projektmitarbeitende Simon Zumbrunnen
- Partner Adolf Kühner AG
- Schlüsselwörter Schüttelkolben, Shake Flask, Begasung, Befeuchtung, Aeration System, Kultivierung, Cultivation
Ausgangslage
Im Rahmen eines Innosuisse-Projekts sollte ein Begasungs- und Befeuchtungssystem für Schüttelkolben mit Volumen bis 500 ml entwickelt werden, um die Befeuchtung und Gaszusammensetzung im Innern der Schüttelkolben nach Wunsch anpassen zu können. Mit dem Begasungssystem sollten Schüttelinkubatoren ausgerüstet werden, um anspruchsvolle und empfindliche Zellkulturprozesse mit mehreren Schüttelkolben parallel durchzuführen zu können.
Ziele
Das Begasungssystem sollte folgende Anforderungen erfüllen:
- Zufuhr von Gasmischungen (O2, CO2, N2) in Schüttelkolben für Zellkultivierungen
- Befeuchtung der Gasmischungen zur Reduzierung des Wasserverlusts in den angeschlossenen Schüttelkolben
- Versorgung von bis zu vier angeschlossenen Schüttelkolben mit der befeuchteten Gasmischung
- Gleichmässige Aufteilung des befeuchteten Gasstroms unabhängig von der Anzahl angeschlossener Schüttelkolben und Gegendrücke
- Anwendung bei Stammzellkultivierungen, die eine Umgebung mit 5% O2 benötigen, und anaeroben Prozessen, die in einer Stickstoffatmosphäre durchgeführt werden
Vorgehen
In der Entwicklungsphase wurden Lösungsansätze mit aktiven und passiven Komponenten untersucht, um einen Gasstrom zu befeuchten und diesen präzise aufzuteilen. Als beste und ökonomischste Lösung hat sich ein passives Druckflaschensystem erwiesen, welches einfach in der Handhabung ist. Der grosse Vorteil ist, dass keine aktiv betriebenen Ventile und Sensoren benötigt werden und somit die Komplexität gegenüber einem elektronischen System klein ist.
Lösung
Das patentierte Begasungssystem besteht aus einer Gasmischstation (O2, CO2, N2), welche eine exakte Gasmischung und Flussrate bereitstellt. Die Gasmischung wird im Gasteiler gleichmässig auf die Anzahl der Schüttelkolben aufgeteilt und gleichzeitig befeuchtet.
Im Gasteiler findet die Befeuchtung und die Aufteilung des Gasstromes statt, wobei die Teilgasströme über Silikonschläuche auf die Begasungskappen und die Schüttelkolben geleitet werden.
Die Befeuchtung reduziert den Wasserverlust in den Schüttelkolben praktisch vollständig. Der Gasverbrauch ist sehr niedrig, da nur das Kopfvolumen in den Schüttelkolben gespült wird und nicht der gesamte Inkubatorinnenraum. Die speziellen Begasungsdeckel erlauben eine Montage und Demontage während der Kultivierung ohne Sterilitätsverlust.
