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Der neue Kuhner microTOM bringt Ihr Screening auf die Überholspur. Dieses Online-Monitoring-Tool ermöglicht Ihnen schnelle, datengestützte Entscheidung-en in den entscheidenden frühen Phasen der Prozessentwicklung – und hilft Ihnen dabei, den optimalen Stamm oder die ideale Medienzusammensetzung schnell und zuverlässig zu identifizieren.
Kuhner microTOM ist das Online-Monitoringsystem der nächsten Generation zur Analyse der Zellatmung in mikrobiellen und Zellkultur-Anwendungen – direkt in 96- oder 24-Well-Mikrotiterplatten. Durch die Nutzung der Sauerstoffübertragungsrate (OTR) als präzisen und skalierbaren Indikator bietet der Kuhner microTOM ein automatisiertes, markierungsfreies Screening – ganz ohne manuelle Probenahme, ohne Offline-Analysen und ohne Unterbrechungen, selbst an Wochenenden.
96 parallele OTR-Messungen – unerreichte Durchsatzrate für mikroplattenbasierte Kultivierungen.
Geringe Betriebskosten – Nur Standard-MTP und Dichtungsmembran erforderlich, keine teuren Verbrauchsmaterialien
Kompatibel mit allen Kuhner-Schüttlern – und potenziell auch mit Systemen anderer Hersteller (Kuhner Atelier Projekt).
Kompakte Stellfläche – 96 überwachte Bioreaktoren in der Größe einer Kryolagerbox
Extrem empfindlich – neben Mikroorganismen auch für tierische
Zellen geeignet.
Keine Offline-Probenahme erforderlich – vollautomatisierte und kontinuierliche Messung.
Online Messungen
Flexibilität
KI-gestütztes Data Mining
2 Jahre Garantie
Einfluss der Sauerstoffbegrenzung auf die Atmungsaktivität bei unterschiedlichen Füllvolumina. Kultivierung mit H. polymorpha in komplexem YPD-Medium*
Substratbegrenzung von Ammonium während der Kultivierung von U. maydis in synthetischem Verduyn-Medium*
* Dinger, R. et al. Device for respiration activity measurement enables the determination of oxygen transfer rates of microbial cultures in shaken 96-deepwell microtiter plates. Biotechnol. Bioeng. https:// doi. org/ 10. 1002/ bit. 28022 (2021).
Der Kuhner microTOM Typ M wurde speziell für den Einsatz in nicht-befeuchteten Inkubatoren entwickelt. Er verfügt über ein vollständig integriertes Befeuchtungs- und Belüftungssystem, das stabile und kontrollierte Umgebungsbedingungen für empfindliche Laborprozesse gewährleistet.
Zum System gehören der Kuhner microTOM Supply Typ M, der Sensor Typ M, ein spezielles Befeuchtungssystem sowie ein umfassendes Kabel- und Schlauchmanagement, um einen organisierten und effizienten Arbeitsplatz sicherzustellen.
Diese kompakte und intelligente Konfiguration macht ihn zur idealen Lösung für Labore, die eine zuverlässige Befeuchtung und präzise Steuerung in kleinvolumigen Inkubator Umgebungen benötigen.
Der Kuhner microTOM Typ C ist für den Einsatz in befeuchteten Inkubatoren (mit oder ohne CO₂-Steuerung) optimiert und erfordert kein zusätzliches Befeuchtungssystem. Die Belüftung erfolgt direkt über die Inkubator Luft, was den Betrieb und die Wartung vereinfacht.
Zum System gehören der Kuhner microTOM Supply Typ C, der Sensor Typ C sowie ein optimiertes Kabel- und Schlauchmanagement, um einen effizienten und gut organisierten Arbeitsplatz zu gewährleisten.
Diese Konfiguration bietet eine praktische und platzsparende Lösung für Labore, die in Umgebungen arbeiten, in denen eine integrierte Befeuchtung nicht erforderlich ist.
Der Kuhner microTOM ist das einzige System auf dem Markt, das eine präzise Hochdurchsatz-OTR-Überwachung in Standard-Mikrotiterplatten bietet – bei geringen Kosten, ohne manuelle Arbeit und vollständig kompatibel mit Ihrer bestehenden Kuhner-Ausstattung.
Temperaturbereich | 25-40°C |
Schüttelgeschwindigkeit | Bis zu 1000 rpm |
Schütteldurchmesser | 3 mm - 50 mm |
Format der Mikrotiterplatte |
96-Deepwell (Gesamthöhe der Mikrotiterplatte 43 - 44 mm)
|
Geometrie der Mikrotiterplatten |
runde Vertiefung (RW) - quadratische Vertiefung (SW)
|
Füllvolumen | >100 μL |
Sterilbarriere | Gasdurchlässige, nicht gewebte Rayon-Folie mit Acrylatklebstoff |
Luftfeuchtigkeit und Belüftung | < 85 % rel. Luftfeuchtigkeit |
O2- Konzentrationsbereich | max. 30 % v/v im Zulaufgas |
Wartungsintervall |
Kalibrierung der O₂-Sensoren vor jedem Experiment Lebensdauer der Sensorspots: 1 Jahr |
Garantie | 2 Jahre |
Technische Änderungen vorbehalten | |
Bestellnummer | Bezeichnung |
|---|---|
109886 | Sensor Modul Typ M |
109951 | Supply Modul Typ M |
109967 |
Kabel und Schlauchmanagement für Z-Generation |
109968 | Kabel und Schlauchmanagement für X-Generation |
Bestellnummer | Bezeichnung |
|---|---|
109950 | Supply Modul Typ C |
109967 |
Kabel und Schlauchmanagement für Z-Generation |
109968 | Kabel und Schlauchmanagement für X-Generation |
Scale‑up of CHO cell cultures: from 96‑well‑microtiter plates to stirred tank reactors across three orders of magnitude (Anne Neuss et al., Journal of Biological Engineering 2025)
Die zuverlässige Bestimmung der Substrataffinität ist nach wie vor eine zentrale Herausforderung in der industriellen Bioprozessentwicklung. Dies gilt insbesondere für Mikroorganismen wie Corynebacterium glutamicum, bei denen präzise kinetische Parameter entscheidend sind, um Substratgradienten zu kontrollieren und eine robuste Prozessleistung im großtechnischen Maßstab sicherzustellen.
Konventionelle Methoden sind analytisch aufwendig und bieten bei niedrigen Substratkonzentrationen nur eine begrenzte Auflösung, wodurch ihre Eignung für die Bioprozessoptimierung eingeschränkt ist.
Ein Multi-Scale-Screening-Ansatz, der mikroplattenbasierte Methoden mit dem Kuhner microTOM und Einzelzellanalyse kombiniert, ermöglicht eine schnelle und anwendungsrelevante Charakterisierung der Substrataffinität über verschiedene Auflösungsebenen hinweg.
Unraveling the potential and constraints associated with corn steep liquor as a nutrient source for industrial fermentations (Sekar Mayang W. Wahjudi et al., Biotechnology Progress 2023)
Die hohen Kosten und die schwankende Zusammensetzung konventioneller Komplexmedien stellen weiterhin eine zentrale Herausforderung in der industriellen Fermentation dar. Corn Steep Liquor (CSL) bietet eine kosteneffiziente Alternative, bringt jedoch aufgrund von Chargenschwankungen zusätzliche Unsicherheiten mit sich. Eine schnelle und zuverlässige Bewertung solcher Substrate ist daher entscheidend für eine konstante Prozessleistung.
Ein skalierbarer Screening-Ansatz, der High-Throughput-Kultivierung mit Online-Monitoring des Stoffwechsels kombiniert, ermöglicht die frühzeitige Identifizierung geeigneter Medienzusammensetzungen und limitierender Faktoren.
Die Ergebnisse dieser Publikation zeigen, dass Corn Steep Liquor eine geeignete und wirtschaftlich attraktive Alternative zu konventionellen Medien darstellt, sofern Nährstoffungleichgewichte berücksichtigt werden. Der Kuhner microTOM ermöglichte ein schnelles, parallelisiertes Screening sowie die sensitive Erkennung metabolischer Unterschiede. Dadurch konnten die Medienoptimierung deutlich beschleunigt und die Prozessrobustheit unter industriell relevanten Bedingungen verbessert werden.
Unraveling the impact of pH, sodium concentration, and medium osmolality on Vibrio natriegens in batch processes (Eva Forsten et al., BMC Biotechnology 2024)
Die hohe Wachstumsrate von Vibrio natriegens bietet klare Vorteile für eine beschleunigte Bioprozessentwicklung. Eine unkontrollierte Batch-Kultivierung kann jedoch zu Substratakkumulation, Overflow-Metabolismus und pH-Instabilität führen und dadurch die Prozessrobustheit und Skalierbarkeit einschränken. Eine stabile Kontrolle der Substratverfügbarkeit im kleinen Maßstab ist daher entscheidend, um reproduzierbare und übertragbare Prozessbedingungen für industrielle Anwendungen zu schaffen.
Die Ergebnisse dieser Studie zeigen den Einfluss kontrollierter Fütterungsstrategien auf Prozessstabilität, Ausbeute und Skalierbarkeit. Der Kuhner microTOM ermöglichte ein hochauflösendes Monitoring der Atmungsaktivität und lieferte direkte Einblicke in den metabolischen Zustand der Kulturen. Dadurch konnten Fütterungsbedingungen schnell und gezielt angepasst werden.
Der Einsatz des Kuhner microTOM reduziert den experimentellen Aufwand, beschleunigt die Prozessoptimierung und verbessert die Übertragbarkeit auf größere Maßstäbe. Damit unterstützt er die effiziente Integration schnell wachsender Organismen in die industrielle Bioprozessentwicklung.
Small‑scale fed‑batch cultivations of Vibrio natriegens: overcoming challenges for early process development (Clara Lüchtrath et al., Bioprocess and Biosystems Engineering 2025)
Die außergewöhnlich hohe Wachstumsrate von Vibrio natriegens bietet großes Potenzial für intensivierte Bioprozesse. Unkontrollierte Batch-Bedingungen können jedoch zu ausgeprägtem Overflow-Metabolismus, Mischsäurebildung und pH-Instabilität führen und damit den Einsatz in der frühen Bioprozessentwicklung einschränken. Kontrollierte Fütterungsstrategien im kleinen Maßstab sind daher entscheidend, um robuste und skalierbare Prozesse bei gleichzeitig hoher metabolischer Effizienz zu ermöglichen.
Der Kuhner microTOM ermöglichte ein nicht-invasives, hochauflösendes Monitoring der Atmungsaktivität und stellte einen direkten Zusammenhang zwischen metabolischem Zustand und Substratverfügbarkeit her.
Diese Technologie unterstützt die schnelle Optimierung von Fütterungsstrategien, reduziert den experimentellen Aufwand und erleichtert den zuverlässigen Scale-up von der Mikrotiterplatte auf größere Maßstäbe. Dadurch kann die frühe Prozessentwicklung deutlich beschleunigt werden.
Inoculum cell count influences separation efficiency and variance in Amesplate incorporation and Ames RAMOS test(Eva Forsten et al., Elsevier 2023)
Eine zuverlässige Mutagenitätsbewertung ist für das regulatorische Screening von Chemikalien und Umweltproben von entscheidender Bedeutung. Konventionelle Formate des Ames-Tests basieren jedoch auf Endpunktmessungen und weisen insbesondere in miniaturisierten Systemen eine hohe Variabilität auf. Eine begrenzte Sensitivität bei niedrigen Konzentrationen und ein hoher manueller Arbeitsaufwand schränken Durchsatz und Robustheit zusätzlich ein.
Das kontinuierliche Monitoring der Atmungsaktivität bietet eine prozessorientierte Alternative und ermöglicht die Echtzeit-Erkennung mutagener Effekte bei gleichzeitiger Kompatibilität mit etablierten Testprinzipien.
Der Kuhner microTOM ermöglichte die Durchführung von High-Throughput-Screenings im 96-Well-Format mit einer konsistenten Auflösung des Sauerstofftransfers. Damit bietet er eine skalierbare Plattform für ein sensitives und effizientes Mutagenitäts-Screening in industriellen und umweltbezogenen Anwendungen.
Device for respiration activity measurement enables the determination of oxygen transfer rates of microbial cultures in shaken 96-deepwell microtiter plates(Robert Dinger et al., Biotechnology and Bioengineering 2021)
Die frühe Bioprozessentwicklung erfordert einen hohen experimentellen Durchsatz und gleichzeitig prozessrelevante Informationen für eine zuverlässige Bewertung von Stämmen und Kultivierungsbedingungen. 96-Deepwell-Mikrotiterplatten ermöglichen ein effizientes Screening bei geringem Materialverbrauch. Das Monitoring der Sauerstofftransferrate (OTR) war bisher jedoch hauptsächlich auf Schüttelkolben und kleinere Mikrotiterplattenformate beschränkt.
Der Kuhner microTOM erweitert das Online-Monitoring der Atmungsaktivität auf das 96-Deepwell-Format und liefert Informationen zum Sauerstofftransfer direkt in dem Maßstab, der häufig für die High-Throughput-Bioprozessentwicklung eingesetzt wird.
Damit schließt der Kuhner microTOM eine wichtige Lücke zwischen konventionellem High-Throughput-Screening in Mikrotiterplatten und quantitativem Prozessmonitoring. Die nachgewiesene Präzision sowie die deutlichen Vorteile hinsichtlich Durchsatz und Materialeffizienz schaffen eine praktische Grundlage für eine schnellere und ressourceneffizientere frühe Bioprozessentwicklung – mit großem Potenzial für die Stamm- und Prozessoptimierung.
Small‑scale fed‑batch cultivations of Vibrio natriegens: overcoming challenges for early process development (Clara Lüchtrath et al., Bioprocess and Biosystems Engineering 2025)
Die außergewöhnlich hohe Wachstumsrate von Vibrio natriegens bietet großes Potenzial für intensivierte Bioprozesse. Unkontrollierte Batch-Bedingungen können jedoch zu ausgeprägtem Overflow-Metabolismus, Mischsäurebildung und pH-Instabilität führen und dadurch den Einsatz in der frühen Bioprozessentwicklung einschränken. Kontrollierte Fütterungsstrategien im kleinen Maßstab sind daher entscheidend, um robuste und skalierbare Prozesse bei gleichzeitig hoher metabolischer Effizienz zu ermöglichen.
Der Kuhner microTOM ermöglichte ein nicht-invasives, hochauflösendes Monitoring der Atmungsaktivität und stellte einen direkten Zusammenhang zwischen metabolischem Zustand und Substratverfügbarkeit her.
Diese Technologie unterstützt die schnelle Optimierung von Fütterungsstrategien, reduziert den experimentellen Aufwand und erleichtert den zuverlässigen Scale-up von der Mikrotiterplatte auf größere Maßstäbe. Dadurch wird die frühe Bioprozessentwicklung deutlich beschleunigt.
Unraveling the impact of pH, sodium concentration, and medium osmolality on Vibrio natriegens in batch processes (Eva Forsten et al., BMC Biotechnology 2024)
Die hohe Wachstumsrate von Vibrio natriegens bietet klare Vorteile für eine beschleunigte Bioprozessentwicklung. Eine unkontrollierte Batch-Kultivierung kann jedoch zu Substratakkumulation, Overflow-Metabolismus und pH-Instabilität führen und dadurch die Prozessrobustheit und Skalierbarkeit einschränken. Eine stabile Kontrolle der Substratverfügbarkeit im kleinen Maßstab ist daher entscheidend, um reproduzierbare und übertragbare Prozessbedingungen für industrielle Anwendungen zu gewährleisten.
Die Ergebnisse dieser Studie zeigen den Einfluss kontrollierter Fütterungsstrategien auf Prozessstabilität, Ausbeute und Skalierbarkeit. Der Kuhner microTOM ermöglichte ein hochauflösendes Monitoring der Atmungsaktivität, lieferte direkte Einblicke in den metabolischen Zustand und ermöglichte eine schnelle Anpassung der Fütterungsbedingungen.
Der Einsatz des Kuhner microTOM reduziert den experimentellen Aufwand, beschleunigt die Prozessoptimierung und verbessert die Übertragbarkeit auf größere Maßstäbe. Damit unterstützt er die effiziente Integration schnell wachsender Organismen in die industrielle Bioprozessentwicklung.
Experimental kS estimation: A comparison of methods for Corynebacterium glutamicum from lab to microfluidic scale (Heiko Steinhoff et al., Biotechnology and Bioengineering 2023)
Die zuverlässige Bestimmung der Substrataffinität stellt weiterhin eine zentrale Herausforderung in der industriellen Bioprozessentwicklung dar. Dies gilt insbesondere für Organismen wie Corynebacterium glutamicum, bei denen präzise kinetische Parameter erforderlich sind, um Substratgradienten zu kontrollieren und eine robuste Prozessleistung im großtechnischen Maßstab sicherzustellen.
Konventionelle Methoden sind analytisch aufwendig und bieten bei niedrigen Substratkonzentrationen nur eine begrenzte Auflösung, wodurch ihre Eignung für die Prozessoptimierung eingeschränkt ist.
Ein Multi-Scale-Screening-Ansatz, der mikrotiterplattenbasierte Methoden mit dem Kuhner microTOM und der Einzelzellanalyse kombiniert, ermöglicht eine schnelle und anwendungsrelevante Charakterisierung der Substrataffinität über verschiedene Auflösungsebenen hinweg.
Unraveling the potential and constraints associated with corn steep liquor as a nutrient source for industrial fermentations (Sekar Mayang W. Wahjudi et al., Biotechnology Progress 2023)
Die hohen Kosten und die schwankende Zusammensetzung konventioneller Komplexmedien stellen weiterhin zentrale Herausforderungen in der industriellen Fermentation dar. Corn Steep Liquor (CSL) bietet eine kosteneffiziente Alternative, bringt jedoch aufgrund von Chargenunterschieden zusätzliche Unsicherheiten mit sich. Eine schnelle und zuverlässige Bewertung solcher Substrate ist daher entscheidend, um eine konstante Prozessleistung sicherzustellen.
Ein skalierbarer Screening-Ansatz, der High-Throughput-Kultivierung mit Online-Monitoring des Stoffwechsels kombiniert, ermöglicht die frühzeitige Identifizierung geeigneter Medienzusammensetzungen und limitierender Faktoren.
Die Ergebnisse dieser Publikation zeigen, dass Corn Steep Liquor eine geeignete und wirtschaftlich attraktive Alternative zu konventionellen Medien darstellt, sofern Nährstoffungleichgewichte berücksichtigt werden. Der Kuhner microTOM ermöglichte ein schnelles, parallelisiertes Screening sowie die sensitive Erkennung metabolischer Unterschiede. Dadurch konnten die Medienoptimierung deutlich beschleunigt und die Prozessrobustheit unter industriell relevanten Bedingungen verbessert werden.
Inoculum cell count influences separation efficiency and variance in Amesplate incorporation and Ames RAMOS test(Eva Forsten et al., Elsevier 2023)
Eine zuverlässige Mutagenitätsbewertung ist für das regulatorische Screening von Chemikalien und Umweltproben von entscheidender Bedeutung. Konventionelle Formate des Ames-Tests basieren jedoch auf Endpunktmessungen und weisen insbesondere in miniaturisierten Systemen eine hohe Variabilität auf. Eine begrenzte Sensitivität bei niedrigen Konzentrationen und ein hoher manueller Arbeitsaufwand schränken Durchsatz und Robustheit zusätzlich ein.
Das kontinuierliche Monitoring der Atmungsaktivität bietet eine prozessorientierte Alternative und ermöglicht die Echtzeit-Erkennung mutagener Effekte bei gleichzeitiger Kompatibilität mit etablierten Testprinzipien.
Der Kuhner microTOM ermöglichte ein High-Throughput-Screening im 96-Well-Format mit einer konsistenten Auflösung des Sauerstofftransfers. Damit bietet er eine skalierbare Plattform für ein sensitives und effizientes Mutagenitäts-Screening in industriellen und umweltbezogenen Anwendungen.
Device for respiration activity measurement enables the determination of oxygen transfer rates of microbial cultures in shaken 96-deepwell microtiter plates(Robert Dinger et al., Biotechnology and Bioengineering 2021)
Die frühe Bioprozessentwicklung erfordert einen hohen experimentellen Durchsatz und gleichzeitig prozessrelevante Informationen für eine zuverlässige Bewertung von Stämmen und Kultivierungsbedingungen. 96-Deepwell-Mikrotiterplatten ermöglichen ein effizientes Screening bei geringem Materialverbrauch. Das Monitoring der Sauerstofftransferrate (OTR) war bisher jedoch auf Schüttelkolben und kleinere Mikrotiterplattenformate beschränkt.
Der Kuhner microTOM erweitert das Online-Monitoring der Atmungsaktivität auf das 96-Deepwell-Format und liefert Informationen zum Sauerstofftransfer direkt in dem Maßstab, der üblicherweise für die High-Throughput-Bioprozessentwicklung eingesetzt wird.
Damit schließt der Kuhner microTOM eine wichtige Lücke zwischen konventionellem High-Throughput-Screening in Mikrotiterplatten und quantitativem Prozessmonitoring. Seine nachgewiesene Präzision sowie die deutlichen Vorteile hinsichtlich Durchsatz und Materialeffizienz schaffen eine praktische Grundlage für eine schnellere und ressourceneffizientere frühe Bioprozessentwicklung – mit großem Potenzial für die Stamm- und Prozessoptimierung.
Early bioprocess development using Komagataella phaffii: application scenarios for the microTOM mini bioreactor system (David Wollborn et al., Journal of Biological Engineering, 2026)
Die frühe Bioprozessentwicklung mit Komagataella phaffii erfordert eine schnelle Bewertung von Stämmen, Medien, Kohlenstoffquellen und Kultivierungsbedingungen bei gleichzeitig ausreichender Erfassung prozessrelevanter Informationen. Konventionelles Mikrotiterplatten-Screening ermöglicht einen hohen Durchsatz, liefert jedoch nur begrenzte Einblicke in Sauerstoffbedarf und metabolische Aktivität.
Der Kuhner microTOM erweitert diese Screening-Möglichkeiten durch das Online-Monitoring der Sauerstofftransferrate (OTR) in 96 einzelnen Wells. Dadurch wird ein datenreiches High-Throughput-Screening mit direkter Relevanz für die Leistungsfähigkeit aerober Bioprozesse ermöglicht.
Die Kombination aus hohem Durchsatz und präzise aufgelösten OTR-Daten unterstützt eine schnellere Stamm- und Medienauswahl, gezieltere Fütterungsstrategien und die frühzeitige Identifizierung von Limitierungen beim Sauerstofftransfer. Dies schafft eine praktische Grundlage für eine robustere Bioprozessentwicklung und kann die Anzahl der erforderlichen Experimente vor dem Scale-up auf größere Kultivierungsmaßstäbe reduzieren.
Metabolic studies of Ogataea polymorpha using nine different corn steep liquors (Sekar Mayang W. Wahjudi et al., BMC Biotechnology 2025)
Die steigende Nachfrage nach nachhaltigen Alternativen zu kostenintensiven komplexen Medienkomponenten rückt Corn Steep Liquor (CSL) als vielversprechende Nährstoffquelle für industrielle Fermentationsprozesse in den Fokus. Die natürliche Variabilität zwischen einzelnen Chargen stellt jedoch eine Herausforderung für eine konstante Prozessleistung dar. Die zuverlässige Identifizierung leistungsbegrenzender Faktoren ist daher entscheidend für einen robusten Einsatz in der industriellen Fermentation.
Ein auf der Atmungsaktivität basierender Fingerprinting-Ansatz mit dem Kuhner microTOM ermöglichte eine schnelle Differenzierung der Medienleistung sowie die Erkennung von Wachstumslimitierungen unter unterschiedlichen Kultivierungsbedingungen.
Primary high-throughput screening of engineered phytases by online monitoring of the oxygen transfer rate of Komagataella phaffii (Sarah Luise Straaten, Marie Zöllner, Eva Forsten, Sekar Mayang W. Wahjudi et al., Straaten et al. BMC 2025)
Die schnelle Wachstumskinetik von Vibrio natriegens bietet großes Potenzial für intensivierte Bioprozesse. Konventionelle Batch-Kultivierungen können jedoch schnell zu Substratüberschuss, Overflow-Metabolismus und instabilen pH-Bedingungen führen, wodurch Reproduzierbarkeit und Skalierbarkeit eingeschränkt werden. Eine zuverlässige Kontrolle der Substratverfügbarkeit im kleinen Maßstab ist daher eine zentrale Voraussetzung für die frühe Bioprozessentwicklung.
Kontrollierte Fütterungsstrategien in Kombination mit physiologischem Echtzeit-Monitoring ermöglichen eine Stabilisierung des Stoffwechsels und eine bessere Übertragbarkeit von Small-Scale-Bedingungen auf industriell relevante Prozesse.
Der Kuhner microTOM ermöglichte ein hochauflösendes Monitoring der Atmungsaktivität und damit eine präzise Abstimmung der Substratzufuhr auf den zellulären Bedarf. Dies beschleunigt die Prozessentwicklung, reduziert die Anzahl experimenteller Iterationen und unterstützt einen zuverlässigen Scale-up auf größere Kultivierungsmaßstäbe. Damit bietet der Kuhner microTOM eine praktische Grundlage für die Integration schnell wachsender Organismen in industrielle Bioprozesse.
Investigation into struvite precipitation: A commonly encountered problem during fermentations on chemically defined media(Thomas Steimann et al., Biotechnology and Bioengineering 2023)
Ausfällungsprozesse in chemisch definierten Mineralmedien stellen insbesondere bei hohen Zelldichten und erhöhten pH-Werten eine zentrale Herausforderung für Fermentationsprozesse dar. Die Bildung schwerlöslicher Salze reduziert die Verfügbarkeit von Makronährstoffen, erhöht die Prozessvariabilität und kann betriebliche Risiken wie Ablagerungen und eine inkonsistente Medienzusammensetzung verursachen.
Um diese Herausforderung zu bewältigen, ist ein prozessorientiertes Verständnis der tatsächlichen Nährstoffverfügbarkeit anstelle der nominalen Konzentrationen erforderlich. Gleichzeitig werden skalierbare Methoden benötigt, die ein schnelles Screening relevanter Prozessparameter ermöglichen. Die Ergebnisse zeigen, wie wichtig es ist, Ausfällungs- und Lösungsdynamiken bereits bei der Medienentwicklung zu berücksichtigen.
Der Kuhner microTOM ermöglichte eine reproduzierbare High-Throughput-Identifizierung limitierender Bedingungen und kinetischer Effekte. Dadurch konnten die Entwicklungszeiten verkürzt und gleichzeitig die Prozessrobustheit verbessert werden.
Scale‑up of CHO cell cultures: from 96‑well‑microtiter plates to stirred tank reactors across three orders of magnitude(Anne Neuss et al., Journal of Biological Engineering 2025)
Die zuverlässige Bestimmung der Substrataffinität bleibt eine zentrale Herausforderung in der industriellen Bioprozessentwicklung. Dies gilt insbesondere für Organismen wie Corynebacterium glutamicum, bei denen präzise kinetische Parameter erforderlich sind, um Substratgradienten zu kontrollieren und eine robuste Prozessleistung im großtechnischen Maßstab sicherzustellen.
Konventionelle Methoden sind analytisch aufwendig und bieten bei niedrigen Substratkonzentrationen nur eine begrenzte Auflösung, wodurch ihre Anwendung für die Prozessoptimierung eingeschränkt wird.
Ein Multi-Scale-Screening-Ansatz, der mikrotiterplattenbasierte Methoden mit dem Kuhner microTOM und der Einzelzellanalyse kombiniert, ermöglicht eine schnelle und anwendungsrelevante Charakterisierung der Substrataffinität über verschiedene Auflösungsebenen hinweg.
Predicting high recombinant protein producer strains of Pichia pastoris MutS using the oxygen transfer rate as an indicator of metabolic burden (David Wollborn et al., Scientific reports 2022)
Die effiziente Identifizierung hochproduktiver Klone bleibt eine zentrale Herausforderung bei der Entwicklung rekombinanter Proteinproduktionsprozesse mit Pichia pastoris. Große Klonbibliotheken erfordern einen erheblichen analytischen Aufwand, während konventionelle Screening-Methoden auf der Proteinquantifizierung basieren und dadurch Durchsatz und Entscheidungsgeschwindigkeit begrenzen.
Eine prozessrelevante Alternative bietet die Nutzung atmungsbasierter Indikatoren, mit denen die metabolische Belastung während der Induktion direkt erfasst werden kann. Dadurch lassen sich unterschiedliche Produktionsphänotypen unter industriell relevanten Bedingungen schnell identifizieren.
Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass atmungsbasiertes Screening die frühe Bioprozessentwicklung deutlich beschleunigt, indem es den analytischen Aufwand reduziert und eine robuste Klonselektion ermöglicht. Der Kuhner microTOM ermöglichte ein hochauflösendes Monitoring des Sauerstofftransfers in standardisierten Deepwell-Mikrotiterplatten und überträgt diesen Ansatz damit auf skalierbare High-Throughput-Screening-Anwendungen.
Dies ermöglicht eine schnellere Stamm- und Klonselektion, verbessert die Prozessrobustheit und reduziert Entwicklungskosten – mit großem Potenzial für weitere Anwendungen in der rekombinanten Proteinproduktion.
Phosphate limitation enhances malic acid production on nitrogen‑rich molasseswith Ustilago trichophora
(Luca Antonia Grebe et al., Biotechnology for Biofuels and Bioproducts 2024)
Die steigende Nachfrage nach einer effizienten Phosphatrückgewinnung aus pflanzlichen Nebenströmen erfordert leistungsfähige Phytase-Varianten. Das konventionelle Screening großer Mutantenbibliotheken ist jedoch zeit- und arbeitsintensiv, wodurch die frühzeitige Identifizierung produktiver und aktiver Klone zu einem entscheidenden Engpass wird.
Eine High-Throughput-Strategie auf Basis des Monitorings der Atmungsaktivität ermöglicht die direkte Bewertung der Produktionsleistung während der Kultivierung. Dabei können nicht leistungsfähige Stämme schnell identifiziert und gleichzeitig aktive Varianten unter prozessrelevanten Bedingungen selektiert werden.
Die kombinierte Strategie ermöglicht die gleichzeitige Bewertung von Proteinproduktion und enzymatischer Aktivität und bietet damit eine skalierbare Lösung für Enzym-Engineering und Screening-Workflows. Der Kuhner microTOM spielte dabei eine zentrale Rolle, indem er ein parallelisiertes, hochauflösendes Monitoring im Mikrotiterplattenformat ermöglichte. Dadurch wird der experimentelle Aufwand deutlich reduziert und eine schnellere sowie robustere Bioprozessentwicklung unterstützt.
Development of an itaconic acid production process with Ustilaginaceae on alternative feedstocks (Paul-Joachim Niehoff et al., BMC Biotechnology 2023)
Die wirtschaftliche Herstellung von biobasierter Itaconsäure wird weiterhin durch Substratkosten und Anforderungen an die Prozessrobustheit eingeschränkt. Konventionelle Verfahren auf Basis raffinierter Zucker und filamentöser Organismen stoßen insbesondere beim Sauerstofftransfer, bei der Prozessstabilität und der Flexibilität hinsichtlich alternativer Rohstoffe an Grenzen.
Ein Prozesskonzept auf Basis von Ustilaginaceae und alternativen Substraten aus der Lebensmittelindustrie ermöglicht eine Reduzierung der Kosten bei gleichzeitig wettbewerbsfähiger Prozessleistung. Entscheidend hierfür sind eine schnelle, datenbasierte Stamm- und Substratbewertung sowie eine kontrollierte Stickstofflimitierung.
Die Ergebnisse zeigen, dass alternative Rohstoffe die Leistung konventioneller Substrate erreichen oder sogar übertreffen können und gleichzeitig die Rohstoffkosten reduzieren. Der Kuhner microTOM ermöglichte die schnelle Identifizierung geeigneter Stämme, Substrate und Prozessfenster und beschleunigte damit die Bioprozessentwicklung erheblich. Diese High-Throughput-Fähigkeit unterstützt einen robusten Scale-up und erleichtert die wirtschaftliche Umsetzung im industriellen Maßstab.
Early bioprocess development using Komagataella phaffii: application scenarios for the microTOM mini bioreactor system (David Wollborn et al., Journal of Biological Engineering, 2026)
Die frühe Bioprozessentwicklung mit Komagataella phaffii erfordert eine schnelle Bewertung von Stämmen, Medien, Kohlenstoffquellen und Kultivierungsbedingungen bei gleichzeitig ausreichender Erfassung prozessrelevanter Informationen. Konventionelles Mikrotiterplatten-Screening ermöglicht einen hohen Durchsatz, liefert jedoch nur begrenzte Einblicke in den Sauerstoffbedarf und die metabolische Aktivität.
Der Kuhner microTOM erweitert diese Screening-Möglichkeiten durch das Online-Monitoring der Sauerstofftransferrate (OTR) in 96 einzelnen Wells. Dadurch wird ein datenreiches High-Throughput-Screening mit direkter Relevanz für die Leistungsfähigkeit aerober Bioprozesse ermöglicht.
Die Kombination aus hohem Durchsatz und präzisen OTR-Daten unterstützt eine schnellere Stamm- und Medienauswahl, gezieltere Fütterungsstrategien sowie die frühzeitige Identifizierung von Limitierungen beim Sauerstofftransfer. Dies schafft eine praktische Grundlage für eine robustere Bioprozessentwicklung und kann die Anzahl der erforderlichen Experimente vor dem Scale-up auf größere Kultivierungsmaßstäbe reduzieren.
Small‑scale fed‑batch cultivations of Vibrio natriegens: overcoming challenges for early process development (Clara Lüchtrath et al., Bioprocess and Biosystems Engineering 2025)
Die außergewöhnlich hohe Wachstumsrate von Vibrio natriegens bietet großes Potenzial für intensivierte Bioprozesse. Unkontrollierte Batch-Bedingungen können jedoch zu ausgeprägtem Overflow-Metabolismus, Mischsäurebildung und pH-Instabilität führen und dadurch den Einsatz in der frühen Bioprozessentwicklung einschränken. Kontrollierte Fütterungsstrategien im kleinen Maßstab sind daher entscheidend, um robuste und skalierbare Prozesse bei gleichzeitig hoher metabolischer Effizienz zu ermöglichen.
Der Kuhner microTOM ermöglichte ein nicht-invasives, hochauflösendes Monitoring der Atmungsaktivität und stellte einen direkten Zusammenhang zwischen dem metabolischen Zustand und der Substratverfügbarkeit her.
Diese Technologie unterstützt die schnelle Optimierung von Fütterungsstrategien, reduziert den experimentellen Aufwand und erleichtert einen zuverlässigen Scale-up von der Mikrotiterplatte auf größere Kultivierungsmaßstäbe. Dadurch wird die frühe Bioprozessentwicklung deutlich beschleunigt.
Scale‑up of CHO cell cultures: from 96‑well‑microtiter plates to stirred tank reactors across three orders of magnitude(Anne Neuss et al., Journal of Biological Engineering 2025)
Die zuverlässige Bestimmung der Substrataffinität bleibt eine zentrale Herausforderung in der industriellen Bioprozessentwicklung. Dies gilt insbesondere für Organismen wie Corynebacterium glutamicum, bei denen präzise kinetische Parameter erforderlich sind, um Substratgradienten zu kontrollieren und eine robuste Prozessleistung im großtechnischen Maßstab sicherzustellen.
Konventionelle Methoden sind analytisch aufwendig und bieten bei niedrigen Substratkonzentrationen nur eine begrenzte Auflösung, wodurch ihre Anwendung für die Prozessoptimierung eingeschränkt ist.
Ein Multi-Scale-Screening-Ansatz, der mikrotiterplattenbasierte Methoden mit dem Kuhner microTOM und der Einzelzellanalyse kombiniert, ermöglicht eine schnelle und anwendungsrelevante Charakterisierung der Substrataffinität über verschiedene Auflösungsebenen hinweg.
Primary high-throughput screening of engineered phytases by online monitoring of the oxygen transfer rate of Komagataella phaffii (Sarah Luise Straaten, Marie Zöllner, Eva Forsten, Sekar Mayang W. Wahjudi et al., Straaten et al. BMC 2025)
Die schnelle Wachstumskinetik von Vibrio natriegens bietet großes Potenzial für intensivierte Bioprozesse. Konventionelle Batch-Kultivierungen können jedoch schnell zu Substratüberschuss, Overflow-Metabolismus und instabilen pH-Bedingungen führen, wodurch Reproduzierbarkeit und Skalierbarkeit eingeschränkt werden. Eine zuverlässige Kontrolle der Substratverfügbarkeit im kleinen Maßstab ist daher eine zentrale Voraussetzung für die frühe Bioprozessentwicklung.
Kontrollierte Fütterungsstrategien in Kombination mit physiologischem Echtzeit-Monitoring ermöglichen eine Stabilisierung des Stoffwechsels und eine bessere Anpassung der Small-Scale-Bedingungen an industriell relevante Prozessbedingungen.
Der Kuhner microTOM ermöglichte ein hochauflösendes Monitoring der Atmungsaktivität und damit eine präzise Abstimmung der Substratzufuhr auf den zellulären Bedarf. Dies beschleunigt die Prozessentwicklung, reduziert experimentelle Iterationen und unterstützt einen zuverlässigen Scale-up auf größere Kultivierungsmaßstäbe. Damit bietet der Kuhner microTOM eine praktische Grundlage für die Integration schnell wachsender Organismen in industrielle Bioprozesse.
Predicting high recombinant protein producer strains of Pichia pastoris MutS using the oxygen transfer rate as an indicator of metabolic burden (David Wollborn et al., Scientific reports 2022)
Die effiziente Identifizierung hochproduktiver Klone bleibt eine zentrale Herausforderung bei der Entwicklung rekombinanter Proteinproduktionsprozesse mit Pichia pastoris. Große Klonbibliotheken erfordern einen erheblichen analytischen Aufwand, während konventionelle Screening-Methoden auf der Proteinquantifizierung basieren und dadurch den Durchsatz begrenzen und Entscheidungsprozesse verlangsamen.
Eine prozessrelevante Alternative bietet die Nutzung atmungsbasierter Indikatoren, mit denen die metabolische Belastung während der Induktion direkt erfasst werden kann. Dadurch lassen sich unterschiedliche Produktionsphänotypen unter industriell relevanten Bedingungen schnell identifizieren.
Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass atmungsbasiertes Screening die frühe Bioprozessentwicklung deutlich beschleunigt, indem es den analytischen Aufwand reduziert und eine robuste Klonselektion ermöglicht. Der Kuhner microTOM ermöglichte ein hochauflösendes Monitoring des Sauerstofftransfers in standardisierten Deepwell-Mikrotiterplatten und überträgt diesen Ansatz damit auf skalierbare High-Throughput-Screening-Anwendungen.
Dies ermöglicht eine schnellere Stamm- und Klonselektion, verbessert die Prozessrobustheit und reduziert die Entwicklungskosten – mit großem Potenzial für weitere Anwendungen in der rekombinanten Proteinproduktion.
Schnelle Bestimmung der Wachstumskinetikparameter von E. coli in einer 96-Well-Mikrotiterplatte mit einem neuen Online-Überwachungssystem.
Early Bioprocess Development using Komagataellaphaffii: Application Scenarios for the microTOMMini Bioreactor System
Online-Überwachung der respiratorischen Aktivität in CHO-Kulturen in 96-Deep-Well-Mikrotiterplatten zur Vereinfachung von Kill-Curve-Experimenten.
Novel 96 well screening tool for time-resolved, independent and non-invasive determination of the Oxygen transfer rate
Beschleunigung des Wachstums von Pseudomonas putida durch Medienoptimierung zur Verbesserung der Rhamnolipidproduktion
Die folgenden Flyer stellt Informationen zu den Maschinen und funktionsspezifische Lösungen bereit.
Kuhner Schüttler eignen sich hervorragend für die Kultivierung von mikrobiellen, pflanzlichen, menschlichen und tierischen Zellen. Weitere Informationen zu den verschiedenen Anwendungsbereichen sowie Tipps, wie Sie das richtige Produkt für eine optimale Kultivierung nach Ihren Bedürfnissen finden, können Sie hier nachlesen.
Adolf Kühner AG (Hauptsitz)
Dinkelbergstrasse 1
CH-4127 Birsfelden (Basel)
Schweiz
Wir unterstützten Sie bei Inbetriebnahme, Wartung und Reparaturen effizient und kompetent.
Die Qualität und Haltbarkeit seiner Rührwerke und Bioreaktoren war schon immer ein zentrales Anliegen von Kuhner, das heute weltweit für seine Systeme bekannt ist, die den Anforderungen von GMP-Standorten gerecht werden. Die Dokumentation, Entwicklung und Produktion während des gesamten Lebenszyklus unserer Produkte wird kontinuierlich verbessert, um die Anforderungen von 21 CFR und GAMP 5 zu erfüllen.
Weitere Informationen finden Sie hier.
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