Photoscreener – ein integriertes Pipettierrobotersystem für Kultivierung und Screening von Mikroalgen in der Biotechnologie

Abstract:
Seit fast zehn Jahren werden Automatisierungsapplikationen in der Abteilung „Molekulare Biotechnologie und funktionelle Genomik“ an der Technischen Hochschule Wildau entwickelt. Im "Labor für Automatisierung in den LifeSciences" liegt der Fokus dabei auf der Etablierung von komplexen Hochdurchsatzsystemen (HTS = High Throughput System) für die Kultivierung und das Screening von Microalgen bzw. Cyanobakterien mit der Hilfe von Pipettierrobotern. Während die Nutzung von photoautotrophen (= sich mit Hilfe von Licht ernährenden) Mikroorganismen für die Produktion verschiedenster Stoffe zunehmend Verbreitung findet, ist der Einsatz von „Liquid Handling Systemen“ in diesem Bereich vollkommen unterentwickelt. Vom Hersteller gelieferte Kernelemente eines Pipettierroboters sind ein Liquid Handling Arm (LiHA) und (meist) ein Robotic Manipulation Arm (RoMA). Der LiHA ist in der Lage unterschiedliche Flüssigkeiten in verschiedenen Volumina zu pipettieren, wohingegen der RoMA Utensilien über den Arbeitsbereich des Roboters transportiert. Wir nutzen verschiedene Systeme denen gemein ist, mit Microtiterplatten (MTP) zu arbeiten, die eine unterschiedliche Anzahl an Reaktionsräumen (“wells”) zur Verfügung stellen: 6, 24, 48, 96, 384 oder 1536 – stets auf einer Grundfläche von ca. 128 × 85,5 mm. Durch die Verwendung eines solchen Roboters ist es möglich, einzelne Arbeitsschritte in der Biotechnologie wie die Probenvorbereitung bis hin zu ganzen Prozessketten zu automatisieren. Mittlerweile ist auch die Kultivierung von Mikroorganismen innerhalb eines Roboters möglich und wird für Bakterien-, Hefen- oder Zellkultur industriell eingesetzt. Für die Kultivierung photo-autotropher Organismen gibt es bisher jedoch keine vergleichbaren kommerziell erhältlichen Systeme.