S3-3 - Konzeption und Implementierung einer automatisierten Prozessführung und -überwachung in Bioreaktoren am Beispiel der Kultivierung von humanen Stammzellen

Event

23. ITG/GMA-Fachtagung Sensoren und Messsysteme 2026
2026-06-09 - 2026-06-10
Nürnberg

Band

Vorträge

Chapter

Innovative Sensor-Intelligence Devicesfür Anwendungen von morgen

Author(s)

M. M. Gepp, R. Ruff, P. Woll, G. Aydogan, D. Amelin, T. Knoll, H. Zimmermann, S. Wagner, T. Velten - Fraunhofer IBMT, Sulzbach/Saar

Pages

38 - 41

DOI

10.5162/sensoren2026/S3-3

ISBN

978-3-910600-11-9

Price

free

Abstract

Die Kultivierung humaner induzierter pluripotenter Stammzellen (hiPSCs) für In-vitro-Testsysteme erfordert eine präzise Prozessführung, da Schwankungen bei Nährstoffen, Temperatur und mechanischen Einflüssen die Zellqualität stark beeinflussen. Im miniaturisierten Maßstab führen manuelle Eingriffe, diskontinuierliche Analytik und fehlende Online-Überwachung zu hoher Chargenvariabilität. In dieser Arbeit soll die biologischen Hintergründe und Anforderungen für ein integriertes Konzept zur Sensorisierung, Prozessüberwachung und teilweisen Automatisierung von Mini Bioreaktoren für die hiPSC Kultivierung dargestellt und Ansätze zur Umsetzung vorgestellt werden. Im Fokus stehen die perfusionsbasierte Kultivierung von hiPSC-Sphäroiden, die Erfassung metabolischer und physikalischer Prozessparameter sowie eine automatisierte morphologische Qualitätsbewertung durch bildbasierte Analytik und Machine-Learning-Methoden. Erste Ergebnisse zeigen, dass ein manuell durchgeführte Medienwechsel zur Simulation einer Perfusion stabilere Kulturbedingungen ermöglichen und die metabolische Prozessführung verbessern. Gleichzeitig beeinflussen geringfügige Änderungen am System das Zellverhalten, weshalb zellbiologische Experimente frühzeitig in den Implementierungsprozess integriert werden sollten. ‑ ‑