Sensoren für Einwegbioreaktoren: Der Sensor aus der Tüte

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ZHAW

Messen wie gedruckt

Nicht-invasive Messverfahren, insbesondere optische Messungen, sind naturgemäß gut für die Prozessanalytik in Einwegsystemen geeignet – doch lassen sich nicht alle Parameter optisch bestimmen. Deswegen nehmen die Forscher jetzt zunehmend elektrochemische Methoden ins Visier: In Zukunft könnten ionensensitive Sensoren zur Detektion des pH-Werts (aber auch zur Messung von Analyten wie NH₄+, NO₃- oder anderer Ionen) einfach per Siebdruck auf einen Plastikträger aufgedruckt werden. An einer entsprechenden Technologie arbeitet das Schweizer Forschungszentrum CSEM (Centre Suisse d’Electronique et de Microtechnique) – mit einigem Erfolg, wie die Verantwortlichen stolz verkündeten.

So stellten die Forscher in Zürich Einwegsensoren, deren Empfindlichkeit und Selektivität mit denen kommerzieller, ionenselektiver Elektroden vergleichbar ist, vor. Sie zeigten aber auch, welche Technologien nur darauf warten, den Sprung in die Industrie zu schaffen: Geht es nach dem CSEM, sollen in Zukunft enzymatische Reaktionen zur Grundlage der Prozessanalyse im Wegwerfreaktor werden. Dabei sollen aufgedruckte Enzyme mit Substraten im Reaktionsmedium reagieren und der resultierende Elektronenfluss im Nano-Ampere-Bereich gemessen werden. Ein solches Verfahren wäre z.B. zur Bestimmung des Glukose-, Glutamat- oder Laktatgehalts des Medium nützlich.

Alles aus einer Tüte

Als Vorgeschmack darauf wurden in Zürich elektrochemische und enzymatisch Messverfahren vorgestellt, die auf flexible Kunststoffträger aufgedruckt werden können. Eine derartige Kombination aus reaktiver Messung, preiswerten Materialien und einfacher, für die Massenproduktion geeigneter Herstellungsverfahren ist quasi das Nonplusultra der Einwegreaktor-Entwicklung. Und damit nicht genug: In Zukunft, erwartet Daniel Caminada vom CSEM, könnte auch der komplette Sensor schon bei der Fertigung des Bags direkt auf die Folie gedruckt werden – damit entfiele auch das lästige Einbauen. Dann käme wirklich der ganze Prozess aus einer Tüte.

* Der Autor ist Redakteur bei PROCESS

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