DE102007063440B4 - Screeningsystem zur Durchführung und direkten Analyse von biologischen, biochemischen und chemischen Synthese- und Umsetzungsreaktionen - Google Patents

Screeningsystem zur Durchführung und direkten Analyse von biologischen, biochemischen und chemischen Synthese- und Umsetzungsreaktionen Download PDF

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Abstract

Screeningsystem
umfassend
einen Autosampler (2) eines Analysengerätes (1) mit computergestützter Auswertung und eine an die Größe des Funktionsbereiches des Autosamplers (2) angepasste und innerhalb des Funktionsbereiches angeordnete Reaktionsgefäßanordnung (3),
dadurch gekennzeichnet, dass
die Reaktionsgefäßanordnung (3) einen Reaktionsgefäßträger (31) mit Reaktionsgefäßstellplätzen (33) und auf diesen gehalterte Reaktionsgefäße (4) aufweist,
dass unterhalb des Reaktionsgefäßträgers (31) ein als Mehrfachrührsystem ausgebildeter Magnetrührer (32) angeordnet ist, der für jeden Reaktionsgefäßstellplatz (33) einen Magnetrührantrieb (34) aufweist,
wobei die Reaktionsgefäße (4) einen Verschluss (41) mit gasdurchlässigen oder gasundurchlässigen Abdeckungen (42, 43) aufweisen.

Description

  • Gegenstand des Patents ist ein Screeningsystem zur direkten Durchführung und Analytik von aeroben und anaeroben biologischen, biochemischen und chemischen Synthese- und Umsetzungsreaktionen. Durch Verknüpfung eines gerührten Mehrfach-Reaktionssystems mit einer Temperiereinheit wurde ein neuartiges selbständiges Screeningsystem geschaffen, dass direkt mit einem Probenname- und Dosiersystem an ein Analysesystem wie GC oder HPLC gekoppelt und durch eine Computergestützte Auswertung ergänzt werden kann. Dieses System arbeitet ohne zusätzliche Roboter- und Pippettiersysteme oder andere Aufarbeitungs- und Auswertestrecken in einem nicht auf Mikrotiterplatten basierten speziell adaptierten Röhrchensystem.
  • Die Biotechnologie gewinnt in den letzten Jahren weiter an Bedeutung bei der Entwicklung von Pharmawirkstoffen, der Durchführung von biokatalytischen Stoffsynthesen und im Abbau von Schadstoffen. Für die Entwicklung dieser Prozesse sind Systeme notwendig, in denen mit einer hohen Probenanzahl Versuche durchgeführt und zeitnah analysiert und ausgewertet werden können. Dabei ist es sinnvoll, die Möglichkeit der Aufnahme einer Reaktionskinetik durch eine mehrfache Probenahme im Reaktionsverlauf einzuplanen.
  • Bei der Durchführung von biologischen, biochemischen und chemischen Synthese- und Umsetzungsreaktionen wird die Analytik meist mittels Gaschromatographie (GC) und Hochleistungsflüssigchromatographie (HPLC) durchgeführt.
  • Die bisher in Entwicklung befindlichen und auf dem Markt verfügbaren Screeningsysteme haben Reaktionsgefäße, die auf Microtiterplatten ( WO 2005 107931 A1 ), Serienkultivierung von Mikroorganismen mit Dosierung in Schüttelkolbenbatterien ( US 6 202 713 B1 ) oder Kleinstfermenterbatterien (Dasgip, Sartorius/Braun) basieren. In diesen Reaktoren finden die Versuche statt, die je nach Aufbau während der Reaktion und am Ende analytisch bemessen werden. Dabei erfolgt die Probenahme und -aufarbeitung manuell, über Pumpen und Schlauchsysteme (z. B. Vielkanalprobe- und Analysesystem zur Analyse von Fluiden, DE 197 58 356 A1 ) und über eine Diffusionsmembran und Pumpe (Verfahren und Vorrichtungen zur Bestimmung von Analytenkonzentrationen WO 01 90718 A1 und WO 01 90720 A2 ), mittels Dialyseschläuchen ( WO 99 02961 A1 ) oder über Pipettierroboter ( DE 102 60 691 A1 ). Parameter wie pH, O2 oder CO2 können teilweise direkt erfasst werden (Minifermenter, Schüttelkolbenbatterien). Eine direkte Messwerterfassung ohne Zwischenstationen über eine Substanzerfassung mit GC oder HPLC ist mit diesen Systemen nicht möglich. Es sind immer Zwischenschritte zur Probenaufarbeitung und -reinigung notwendig. Das liegt bei den Reaktionssystemen mit Schüttelkolben und Fermentern an den Abmessungen, die durch ein Probenahmesystem nicht angefahren werden kann und bei den Reaktionssysteme mit Mikrotiterplatten ist wegen ihres geringen Reaktionsvolumen (< 1 ml) und der hohen Schüttelfrequenz (> 300 U/min) während der Reaktion keine unterbrechungsfreie Probenahme und die automatisierte Aufnahme von Reaktionskinetiken möglich.
  • Bei den analytischen Messverfahren wurden Entwicklungen für Hochdurchsatzscreening und Substanzanalysen ( WO 2005 108597 A2 ) und für chromatographische Hochdurchsatzsysteme ( WO 01 88528 A2 ) gemacht. Alternativ dazu wurden auch optische Methoden mit Substraten durchgeführt, die eine Farbreaktion ermöglichen (Optischer Sensor, DE 101 01 576 A1 ).
  • Aus WO 01 59429 A1 ist ein Screeningsystem bekannt, das eine Anordnung zur Durchflusszytometrie darstellt. Zwischen Autosampler und Analysegerät ist eine Pumpe installiert, die dem Transport der zu analysierenden Probe dient.
  • In US 6 265 226 B1 ist eine Analyseneinheit zur Charakterisierung von Polymeren mittels Gelpermeationschromatographie beschrieben. Das System beinhaltet eine Messeinheit mit Probengefäßen, die nicht als Reaktionsgefäße geeignet sind.
  • Es sind zwei Hauptvarianten bei biologischen Screeningsystemen entwickelt worden. Die eine Variante ist die durch Robotertechnik hochgerüstete meist auf Mikrotiterplattenbasis basierende Screeningtechnik, die von der Versuchszusammenstellung bis zur Probenahme und Aufarbeitung komplett über Robotersysteme geführt wird. Diese meist sehr kostenaufwändigen Systeme erreichen durch den hohen Grad der Automatisierung und den Ersatz der menschlichen Arbeitskraft hohe Durchsätze, die jedoch nur für Großforschungseinrichtungen und Großbetriebe finanzierbar sind. Die zweite Variante ist der miniaturisierte Fermenter. Bei diesen Systemen wird versucht einen Fermenter oder Schüttelkolben mit seiner Instrumentalisierung auf ein Miniaturmaß zu bringen, um eine möglichst große Anzahl gleichzeitig zu nutzen. Die hier erhaltenen Daten dienen der Fermentationsentwicklung und -optimierung. Eine direkte Kopplung eines Screeningsystems mit einem Analysensystem und damit eine direkte Analytik im Reaktionsansatz und -verlauf ist mit den bisherigen Screeningsystemen nicht möglich.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es demnach, ein miniaturisiertes Sreeningsystem für aerobe und anaerobe biologische und chemische Reaktionen, mit direkt für die Analytik geeigneten sterilisierbaren Probegefäßen und einer Temperierung für die Reaktionsansätze, dass für die direkte Analytik aus der Gas- oder Flüssigphase der Reaktionsansätze genutzt werden kann und an eine computergesteuerte Messwerterfassung angeschlossen ist, anzubieten.
  • Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen des Anspruches 1.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • So umfasst das erfindungsgemäße Screeningsystem einen Autosampler eines Analysengerätes mit computergestützter Auswertung und eine an die Größe des Funktionsbereiches des Autosamplers angepasste und innerhalb des Funktionsbereiches angeordnete Reaktionsgefäßanordnung, wobei die Reaktionsgefäßanordnung einen Reaktionsgefäßträger mit Reaktionsgefäßstellplätzen und auf diesen gehalterte Reaktionsgefäße aufweist, unterhalb des Reaktionsgefäßträgers ein als Mehrfachrührsystem ausgebildeter Magnetrührer angeordnet ist, der für jeden Reaktionsgefäßstellplatz einen Magnetrührantrieb aufweist und die Reaktionsgefäße einen Verschluss aufweisen mit gasdurchlässigen oder gasundurchlässigen Abdeckungen.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung ist dadurch gekennzeichnet, dass für aerobe Versuche eine passive Belüftung durch eine gasdurchlässige Abdeckung aus sterilisierbaren Materialien wie porösem Silikon und für anaerobe Versuche die gasundurchlässige Abdeckung aus sterilisierbaren Materialien wie nichtporösem Silikon, Teflon oder Kautschuk bestehen.
  • In einer weiteren Ausgestaltung ist in der gasdichten Abdeckung eine Überdruckkapillare, die mit der Umgebung und dem Reaktionsraum in Verbindung steht, angeordnet.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktionsgefäßträger als temperierbarer Block oder als Wasserbad ausgebildet ist.
  • Basis des Screeningsystems sind Reaktionsgefäße, die einzeln in dem System verwendung finden und sterilisiert sowie mit Medien, Edukten, Mikroorganismen und Enzymen bestückt werden können. Diese Gefäße verfügen typischerweise über einen Grundkörper aus Glas, einen Deckel und einem Einsatz im Deckel zum Verschluss des Gefäßes. Erfindungsgemäß werden im Deckel besondere für den Reaktionsablauf geeignete Materialien eingesetzt. Das sind je nach Prozessablauf:
  • 1. Aerobe Reaktionen
  • Um die Reaktionsröhrchen für die Analytik verwenden zu können muss typischerweise eine Einlage im Deckel sein, mit dem sich die Gefäße luftdicht verschließen lassen. Für aerobe Prozesse ist jedoch ein Gasaustausch notwendig. Um eine Kontamination bei biologischen Prozessen und eine übermäßige Verdunstung der Reaktionsflüssigkeit zu vermeiden, ist eine Abschirmung der Gefäße notwendig. Der typischerweise in der Mikrobiologie verwendeter Kolbenverschluss mit Wattestopfen war für dieses System ungeeignet, da eine Probenahme mittels Probenahmespritze durch den Wattestopfen wegen des hohen Widerstandes nicht möglich ist. Überraschenderweise erwies sich auf die Deckelgröße zugeschnittener poröser sterilisierbarer Silikon als geeignetes Verschlussmittel, das sowohl einen ausreichenden Gasaustausch ermöglicht als auch gut von Nadel der Probenahmespritzen durchstechbar ist. Dieser Verschluss garantiert trotz des Gasaustauschs ein stabiles Gasphasengleichgewicht, wodurch reproduzierbare Messungen in der Gas- und Flüssigphase der Röhrchen durchgeführt werden können.
  • 2. Anaerobe Reaktionen
  • Für die Nutzung des Screeningsystems für anaerobe Prozesse musste eine dichter Verschluss und ein Vermeiden von Überdruck durch Gasbildung bei Prozessen wie CO2-Bildung bei der biologischen Gärung gewährleistet werden. Ein dichter Verschluss, der auch gut mit den Nadeln der Probenahmespritzen zu durchstechen ist, kann durch ein Verschluss mit Silikon gewährleistet werden. Ein Entweichen von Überdruck bei Gasbildung ist jedoch nicht möglich. Durch den Einbau einer kurzen Überdruckkapillare am Rand des Septums konnte ein Druckausgleich geschaffen werden, der ein Entstehen von höheren Drücken im Reaktionsgefäß vermeidet aber durch die Kapillare nur einen vernachlässigbaren Eintrag von Luft ermöglicht. Da es bei anaeroben biologischen Systemen meist zur Gasbildung kommt, wird die Überdruckkapillare hauptsächlich für einen Druckausgleich von innen nach außen beansprucht.
  • Diese Reaktionsgefäße werden mit Mehrfachrührsystemen verbunden, die eine gleichmäßige Durchmischung einer hohen Probenanzahl in dichter Anordnung ermöglichen und bei aeroben Prozessen eine Belüftung über die Oberfläche gewährleisten.
  • Dieses Rührsystem wird mit einer angepassten Temperiereinheit versehen, der an den Rührstellen Bohrungen für die Reaktionsgefäße enthält und mittels Umlaufthermostat oder Peltiertemperierung in einem Temperaturbereich von 0–100°C temperiert werden ienn. Das Temperiereinheit ist durch eine Isolierschicht vom Rührer getrennt. Die beschriebenen Komponenten wurden zu einem kompakten Screeningsystem zusammengefügt.
  • Dieses Screeningsystem kann durch seine kompakte Bauweise direkt unter Autosampler für die Chromatographie montiert werden und somit für eine direkte Messung in den Reaktionsansätzen verwendet werden. Durch die hohe Flexibilität moderner Autosampler besteht die Option der automatischen Softwaregesteuerten Zudosierung von Flüssigkeiten durch den Autosampler in die einzelnen Versuchsansätze während des Versuchsverlaufs. Dadurch ist ein Substrat- oder Cosubstratfeeding möglich. Für eine noch stärkere Integration des Screeningsystems an den Autosampler ist auch die Nutzung eines magnetgerührten temperierten Trays, das direkt an den Sampler montiert wird möglich. Durch die Einbindung des Screeningsystems über eine Software wird die Steuerung des Screeningsystems und Auswertung der Ergebnisse direkt über einen Computer durchgeführt.
  • Das Chromatographiesystem (z. B. ein Gaschromatograph), ist mit einem Autosampler verbunden. Der Probenehmer des Autosampler ist in drei Richtungen bewegbar und in seiner Bewegung frei programmierbar. Unterhalb des Autosamplers wird statt der sonst vorgesehenen Probenlager das Screeningsystem installiert. Das erfindungsgemäße Screeningsystem kann sowohl mit handelsüblichen Mehrfachrührsystemen als auch mit modifizierte Spezialsystemen ausgestattet sein. Mit dem Probennehmer und der Injektionsnadel des Autosamplers können in programmierbaren Zeitintervallen Proben aus den Reaktionsgefäßen gezogen werden und in das Injektionsventil des Gaschromatographen aufgegeben und analysiert werden.
  • Innovativ an diesem System ist die Nutzbarkeit für aerobe und anaerobe Reaktionsansätze, die Entwicklung eines temperierbaren Reaktionssystems für Temperaturbereiche von O-100°C mit direkt für die Analytik in der Gaschromatographie nutzbaren Reaktionsgefäßen (Probenmengen 1–20 ml). Die Reaktionsgefäße sind sterilisierbar und deshalb für die Kultivierung von Mikroorgansimen und Zellkulturen verwendbar. Ebenso wichtig ist die Entwicklung einer speziellen Analytik, die die direkte Probennahme im laufenden Prozess aus den Reaktionsansätzen ermöglicht. So kann in einem miniaturisierten Reaktionsansatz eine komplette Reaktionskinetik aufgenommen werden. Durch die kontinuierliche Analytik der Produktumsetzung können mit diesem System schneller Prozesse entwickelt werden. Anwendbar ist dieses System in den Bereichen der Entwicklung von Biokatalysen, in der Untersuchung von Stoffwechselvorgängen (Metabolomics), beim Nachweis von biologischen Abbauvorgängen, in der Verfolgung chemischer Reaktionen und in der biochemischen Diagnostik.
  • Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen und Zeichnungen näher erläutert.
  • Es zeigen
  • 1 eine schematische Darstellung des Screeningsystems mit einem GC-Autosampler,
  • 2a in perspektivischer schematischer Darstellung eine Reaktionsgefäßanordnung,
  • 2b einen schematischen Querschnitt der Reaktionsgefäßanordnung mit Thermoblock,
  • 2c einen schematischen Querschnitt der Reaktionsgefäßanordnung mit Wasserbad,
  • 2d eine schematische Draufsicht der Reaktionsgefäßanordnung,
  • 3a ein Reaktionsgefäß für aerobe Reaktion,
  • 3b ein Reaktionsgefäß für anaerobe Reaktion,
  • 4 eine Darstellung einer SPME und Headspace-Messung mit Acetophenon (AP) und Phenylethanol (PE),
  • 5 eine Darstellung des Wachstums von E. coli in HS-Vergleich Silikon- und Wattestopfen,
  • 6 eine Darstellung des B. subtilis Wachstums in GC-HS Röhrchen in Abhängigkeit von der Rührfrequenz,
  • 7 eine Darstellung der Reduktion eines Ketons (5fach-Ansatz in 20 ml Röhrchen),
  • 8 Screening verschiedener Hefen auf Reduktion eines Ketons und
  • 9 eine Darstellung der Optimierung der Reduktion eines Ketons mit Hefe.
  • In 1 ist in schematischer Schnittdarstellung ein erfindungsgemäßes Screeningsystem in Kombination mit einem Autosampler 2 eines Gaschromatographen 1 dargestellt. Unterhalb einer Führung 22 des Autosamplers 2 ist eine Reaktionsgefäßanordnung 3 angebracht. In der Reaktionsgefäßanordnung 3 befindet sich eine Vielzahl von Reaktionsgefäßen 4. Eine auf der Führung 22 bewegbare Injektionsnadel 21 kann nun softwaregesteuert in die Reaktionsgefäße 4 eingeführt werden. Eine von der Injektionsnadel 21 aufgenommene Probe wird dann über ein Injektionsventil 11 des Gaschromatographen 1 der Analyse zugeführt. Die Auswertung der Analysenergebnisse erfolgt über einen hier nicht gesondert dargestellten Computer.
  • In 2a ist die Reaktionsgefäßanordnung 3 schematisch perspektivisch dargestellt. In einen Reaktionsgefäßträger 31 der Reaktionsgefäßanordnung 3 sind eine Vielzahl von Reaktionsgefäßstellplätze 33 eingearbeitet. Ein darunter angeordneter Magnetrührer 32 ist so ausgeführt, dass er jedes einzelne Reaktionsgefäß 4 zu rühren in der Lage ist.
  • 2b zeigt einen Querschnitt durch die Reaktionsgefäßanordnung 3 mit dem Magnetrührer 32 und dem als Thermoblock nutzbaren Reaktionsgefäßträger 31. In den im Reaktionsgefäßträger 31 eingearbeiteten Reaktionsgefäßstellplätzen 33 befinden sich die Reaktionsgefäße 4. Direkt unterhalb der Reaktionsgefäße 4, integriert im Magnetrührer 32, sind Magnetrührantriebe 34 angeordnet, die in Funktion Magnetrührstäbe 35 in den Reaktionsgefäßen 4 bewegen.
  • 2c zeigt einen Querschnitt durch die Reaktionsgefäßanordnung 3 mit dem Magnetrührer 32 und dem in einem Wasserbad 36 temperierbaren Reaktionsgefäßträger 31.
  • 2d zeigt die Draufsicht auf eine Reaktionsgefäßanordnung 3. Im Reaktionsgefäßträger 31 sind 60 Reaktionsgefäße 4 in regelmäßigen Abständen angeordnet, so dass ein Autosimpler 2 eines Analysengerätes 1 vollautomatisch eine Beprobung zu jedem Zeitpunkt eines Reaktionsablaufes vornehmen kann. Ein Stromanschluss 37 sorgt für die erforderliche Energiezuführung.
  • 3a zeigt im schematische Schnitt ein Reaktionsgefäß 4 für die Durchführung einer aeroben Reaktion. Das Reaktionsgefäß 4 weist einen Verschluss 41 auf. Der Verschluss 41 besitzt eine poröse Abdeckung 42. Dadurch ist für aerobe Reaktionssysteme ein Gasaustausch mit der Umgebung möglich. Die Reaktionsgefäße haben typischerweise einen Durchmesser von 10 bis 30 mm und eine Höhe von 20 bis 100 mm.
  • Das Reaktionsgefäß 4 in der 3b eignet sich insbesondere für anaerobe Reaktionsabläufe. Der Verschluss 41 besitzt eine gasdichte Abdeckung 43. Eine in der gasdichten Abdeckung 43 angeordnete Überdruckkapillare 44 sorgt dafür, dass die Druckverhältnisse im Reaktionsgefäß 4 dem Normaldruck entspricht.
  • Als poröse Abdeckung 42 wird zweckmäßigerweise poröses Silikon eingesetzt. Als gasdichte Abdeckung 43 wird durchstechbares Material aus Silikon, Kautschuck oder Teflon eingesetzt.
  • Beispiele
  • Beispiel 1
  • Headspace- und SPME-Analytik im Screeningsystem
  • Grundlage für das Screeningsystem ist die Anwendung moderner Analytik wie der SPME-Technik, die eine Messung auch geringer Probenkonzentrationen aus der Gasphase oder dem flüssigen Ansatz ermöglicht.
  • Mit dem Headspace und dem SPME-System wurden Messungen zur Analysierbarkeit von Substanzen und zur Umsetzung in Biotransformationssystemen durchgeführt. Sie zeigten eine gute Reproduzierbarkeit und ermöglichten eine quantitative Auswertung der Umsetzung. Es zeigte sich auch die deutlich höhere Empfindlichkeit des SPME-Systems.
  • 4 zeigt die deutlich höhere Empfindlichkeit der SPME-Analytik gegenüber der normalen Headspace-Analytik. Es ergab sich bei Acetophenon ein 85-fach stärkeres Signal und bei Phenyethanol ein 480-fach stärkeres Signal. Bei Phenylethanol konnte diese hohe Verstärkung durch ein für Alkohole selektives SPME-Material erreicht werden. Daran zeigt sich die Wichtigkeit der Anpassung des SPME-Messsystem an die Analyten.
  • Beispiel 2
  • Wachstum von Mikroorganismen im entwickelten Screeningsystem
  • Zur Bewertung der Einsetzbarkeit der Reaktionsröhrchen wurden verschiedene Grundparameter für die Biotransformation untersucht. Dabei wurden für verschiedene Anwendungsfälle Lösungen entwickelt, die einen stabilen Einsatz des Systems ermöglichen.
  • In den Reaktionsröhrchen wurden verschiedene gasdurchlässige Stopfen eingesetzt und deren Nutzbarkeit durch Wachstumsversuche mit Mikroorganismen getestet. Weiterhin wurden verschiedene Magnetrührstäbe gestestet und durch vergleichende Versuche mit verschiedenen Füllständen die optimale Füllhöhe in aeroben Versuchen ermittelt (5). Durch Versuche mit verschiedenen Rührgeschwindigkeiten konnte die optimale Rührfrequenz für aerobe Versuche ermittelt werden (6).
  • Die in 5 dargestellte Versuchsreihe mit Bemessung des Mikroorganismenwachstums von E. coli in Ansätzen mit 5, 10 und 15 ml Befüllung der 20 ml Reaktionsröhrchen wurde mit zwei verschiedenen gasdurchlässigen Stopfen durchgeführt (Wattestopfen, Stopfen aus porösem Silikon). Es zeigte sich, dass die beste Sauerstoffversorgung bei einem Füllstand von 5 ml gegeben ist. Die gasdurchlässigen Stopfen aus Watte und aus porösem Silikon waren beide gleichwertig einsetzbar.
  • Beispiel 3
  • Biotransformationen im entwickelten Screeningsystem
  • Bei der Biotransformation werden durch chemische Synthesen hergestellte Ausgangsstoffe mittels biochemischer Umsetzungen mit Biokatalysatoren (Enzyme, Mikroorganismen, pflanzliche und tierische Zellen) in eine Zielsubstanz umgewandelt. Bei der Auswertung dieser Biotransformationen ist eine spezifische Analytik für die Detektion der Umsetzung wichtig. Das Screening von Stoffumwandlungen mit einer schnellen Ergebnisdetektion ist bisher immer ein Engpass in der Entwicklung von Biotransformationen.
  • Ein Beispiel für die Biotransformation ist die Reduktion von prochiralen Ketoverbindungen zu chiralen Alkoholen (siehe 7).
  • Im Rahmen der bisherigen Arbeiten wurde ein applikationsspezifisches Screeningsystem entwickelt, das es ermöglicht in kleinen Testansätzen eine große Anzahl verschiedener Reaktionen zu untersuchen und schnell Ergebnisse über die Reaktionsverläufe zu liefern. Die Reaktionsgefäße sind sterilisierbar und somit auch für biologische Prozesse nutzbar.
  • Beispiel 4
  • Durchführung von Screeningreihen zur Biotransformation
  • In dem entwickelten und aufgebauten Screeningsystem können Reihen von Biotransformationen durchgeführt, analysiert und ausgewertet werden. Dabei können sowohl Screeninguntersuchungen für die Umsetzung bestimmter Substanzen mit verschiedenen Biokatalysatoren (8), als auch Optimierungsreihen für bestimmte Biokatalysatoren mit bestimmten Substanzen (9) durchgeführt werden. Durch die Verwendung des miniaturisierten Systems konnten aus einer geringen Mikroorganismenmenge und geringen Mengen an Testsubstanzen eine Vielzahl von Ansätzen hergestellt und untersucht werden.
  • Mittels Gaschromatographie mit chiraler Trennsäule können die Versuche direkt bemessen und ausgewertet werden. Somit ist eine schnelle Auswertung der Versuche möglich.
  • Die 8 und 9 zeigen typische Screening- und Optimierungsreihen. In 8 ist der Vergleich von 11 Hefen zur Reduktion eines Ketons dargestellt. In 9 sind die Ergebnisse der Variation von Parametern (Hefekonzentration und -feeding) zur Reduktion eines Ketons mit Hefe 1 dargestellt.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Analysengerät
    11
    Injektionsventil
    2
    Autosampler
    21
    Injektionsnadel
    22
    Führung
    3
    Reaktionsgefäßanordnung
    31
    Reaktionsgefäßträger
    32
    Magnetrührer
    33
    Reaktionsgefäßstellplatz
    34
    Magnetrührantrieb
    35
    Magnetrührstab
    36
    Wasserbad
    37
    Stromanschluss
    4
    Reaktionsgefäß
    41
    Verschluss
    42
    poröse Abdeckung
    43
    dichte Abdeckung
    44
    Überdruckkapillare

Claims (4)

  1. Screeningsystem umfassend einen Autosampler (2) eines Analysengerätes (1) mit computergestützter Auswertung und eine an die Größe des Funktionsbereiches des Autosamplers (2) angepasste und innerhalb des Funktionsbereiches angeordnete Reaktionsgefäßanordnung (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionsgefäßanordnung (3) einen Reaktionsgefäßträger (31) mit Reaktionsgefäßstellplätzen (33) und auf diesen gehalterte Reaktionsgefäße (4) aufweist, dass unterhalb des Reaktionsgefäßträgers (31) ein als Mehrfachrührsystem ausgebildeter Magnetrührer (32) angeordnet ist, der für jeden Reaktionsgefäßstellplatz (33) einen Magnetrührantrieb (34) aufweist, wobei die Reaktionsgefäße (4) einen Verschluss (41) mit gasdurchlässigen oder gasundurchlässigen Abdeckungen (42, 43) aufweisen.
  2. Screeningsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für aerobe Versuche eine passive Belüftung durch eine gasdurchlässige Abdeckung (42) aus sterilisierbaren Materialien wie porösem Silikon und für anaerobe Versuche die gasundurchlässige Abdeckung (43) aus sterilisierbaren Materialien wie nichtporösem Silikon, Teflon oder Kautschuk bestehen.
  3. Screeningsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der gasdichten Abdeckung (43) eine Überdruckkapillare (44), die mit der Umgebung und dem Reaktionsraum in Verbindung steht, angeordnet ist.
  4. Screeningsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktionsgefäßträger (31) als temperierbarer Block oder als Wasserbad (36) ausgebildet ist.
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