In Situ Mikroskopie - Informationstechnik in der Biotechnologie

Wir entwickeln ein hochauflösendes In-situ-Mikroskop (ISM) für suspendierte und bewegte Mikropartikel. Es bildet bewegte Mikropartikel ab, ohne sie zu berühren, also „im Fluge“.Dies wird erreicht durch eine Blitz-Belichtung über Lichtfaser und durch eine berührungsfreie Probendefinition durch optische Schärfentiefe.  (Mechanische Probenahme sowie Präparation entfallen also komplett.)

Das Instrument kann  in situ dampfsterilisiert werden. Insbesondere ist es daher prädestiniert  zur Abbildung und Vermessung von Mikroorganismen in Bioreaktoren. Auch Kristallite in chemischen Reaktoren oder die Größenverteilung von Luftblasen können vermessen werden.  Das ISM generiert eine Live-Übertragung direkt aus der Suspension mit bis zu 10 Bildern pro Sekunde.  Daraus werden mit Hilfe automatischer Bildverarbeitung Messwerte  in Echtzeit extrahiert, die aufgrund der großen Menge unkorrelierter  Bilddaten nur eine geringe statistische Unsicherheit aufweisen.

Insgesamt realisieren wir auf diese Weise eine in-situ-mikroskopische Zytometrie für die Biotechnologie. In Echtzeit werden außer der  Konzentration auch  morphologische Parameter und - im Fall tierischer Zellen - die Vitalität bestimmt. Hinsichtlich seiner optischen Auflösung und der großen Frequenz statistisch unabhängiger Bilder (10 Bilder pro Sekunde) ist dieses ISM konkurrenzlos.  (Publikationsliste sowie Detailinformationen finden sich ganz unten auf dieser Seite)

Begutachtete Publikationen

Sierra Fajardo, D.A., Melzak K.A., Janetzko K., Klüter H., Suhr H., Bieback K., Wiedemann P.:   Flow morphometry to assess the red blood cell storage lesion. Cytometry A. 2017 Sep; 91(9): 874-882. DOI: 10.1002/cyto.a.23127

Belini, V. L., Caurin, G. A. , Wiedemann, P., and Suhr, H.:
Yeast fermentation of sugarcane for ethanol production: Can it be monitored using In Situ Microscopy? Brazilian Journal of Chemical EngineeringVol. 34, No. 04, pp. 949 – 959, October – December, 2017

Dias, P. A., Dunkel, T., Fajado, A. S., de León Gallegos, E. L., Denecke, M., Wiedemann, P., Schneider, F. K., Suhr, H. (2016): Image processing for identification and quantification of filamentous bacteria in in situ acquired images. BioMedical Engineering, DOI: 10.1186/s12938-016-0197-7

Hajo Suhr and Alois M. Herkommer (2015): In situ microscopy using adjustment-free optics. Journal of Biomedical Optics 20(11):116007. doi: 10.1117/1.JBO.20.11.116007.

Walter Thiemo Dunkel, Philipe Ambrozio Dias, Erika Lizette de Leon Gallegos, Viola Tacke, Andreas Schielke, Tobias Hesse, Diego Andrés Sierra Fajado, Hajo Suhr, Philipp Wiedemann, Martin Denecke (2015): In situ microscopy as a tool for the monitoring of filamentous bacteria: a case study in an industrial activated sludge system dominated by M. parvicella. Water Science & Technology, Available Online, DOI: 10.2166/wst.2015.612

Belini VL,Wiedemann P, Suhr H (2013): In situ microscopy: A perspective for industrial bioethanol production monitoring. J Microbiol Methods 93, 224–232

Wiedemann, P., Guez, J.S., Wiegemann, H.B., Egner, F. et al., Suhr,H.:  In situ microscopic cytometry enables noninvasive viability assessment of animal cells by measuring entropy states. Biotechnol Bioeng 2011, 108, 2884-2893.

Wiedemann, P., Guez, J.S., Cassar, J.P., Egner, F., et al., Suhr,H.:  Optical Sampling in-situ Microscopy for on-line Monitoring of Animal Cell Cultures. IFAC-PapersOnline, Computer Applications in Biotechnology 2010, 11(1), 197-202.

Wiedemann, P., Worf, M., Wiegemann, H.B., Egner, F. et al., Suhr,H.: On-line and real time cell counting and viability determination for animal cell process monitoring by in situ microscopy. BMC Proc 2011, 5 Suppl 8, P77.

Guez, J.S., Cassar, J.P., Wartelle, F., Dhulster, P. et al., Suhr,H.:  Real time in situ microscopy for animal cell-concentration monitoring during high density culture in bioreactor. J Biotechnol 2004, 111, 335-343.

Camisard, V., Brienne, J.P., Baussart, H., Hammann, J. et al. Suhr,H.:  Inline characterization of cell concentration and cell volume in agitated bioreactors using in situ microscopy: application to volume variation induced by osmotic stress. Biotechnol Bioeng 2002, 78, 73-80.

Suhr, H., Wehnert, G., Schneider, K., Bittner, C. et al.: In situ microscopy for on-line characterization of cell-populations in bioreactors, including cell-concentration measurements by depth from focus. Biotechnol Bioeng 1995, 47, 106-116.

Sonstige Publikationen

Wiedemann P und Storhas W (2013): Stellung und Aufgaben der Zellkulturtechnik (Kapitel 2.4). In: Storhas, W: Bioverfahrensentwicklung; Wiley-VCH, Weinheim, 69-116

Wiedemann P, Scheuermann S, Schwamb S, Schneider P,Suhr H (2013): In-situ-Mikroskopie für die Bioprozessanalytik. GIT Labor-Fachzeitschrift 2/2013, 98–99 

Optical Sampling in-situ Microscopy for on-line Monitoring of Animal Cell Cultures

P. Wiedemann*, J.S. Guez**, J.P. Cassar***, F. Egner****, H. Wiegemann*, J.C.Quintana*, W. Storhas*, C.Schwiebert****, P. Schneider*, D. Asanza-Maldonado*, J. Wilkesman*, H. Suhr*

11th International Symposium on Computer Applications in Biotechnology, Leuven, Belgium, July 7-9, 2010

Wiedemann, P., Egner, F., Wiegemann, H., Quintana, J.C., et al. Suhr,H.: Advanced In Situ Microscopy for On-Line Monitoring of Animal Cell Culture. In: Jenkins N, Barron N, Alves P (Eds.): Proceedings of the 21st Annual Meeting of the European Society for Animal Cell Technology (ESACT), 2012, Springer, Dordrecht, 491-496

Wiedemann P, Guez JS, Wiegemann HB, Egner F, Quintana JC, Asanza-Maldonado D, Filipaki M, Wilkesman J, Schwiebert C, Cassar JP, Dhulster P, Suhr H (2011): In situ microscopic cytometry enables noninvasive viability assessment of animal cells by measuring entropy states. Biotechnol Bioeng 108(12), 2884-2993

Wiedemann P, Worf M, Wiegemann HB, Egner F, Schwiebert C, Wilkesman J, Guez JS, Quintana JC, Assanza D, Suhr H (2011): On-line and real time cell counting and viability determination for animal cell process monitoring by in situ microscopy. BMC Proceedings 5(Suppl 8), P77

Wiedemann P, Egner F, Wiegemann H, Quintana JC, Storhas W, Guez JS, Schwiebert C, Suhr H (2012): Advanced In Situ Microscopy for On-Line Monitoring of Animal Cell Culture. In: Jenkins N, Barron N, Alves P (Eds.): Proceedings of the 21st Annual Meeting of the European Society for Animal Cell Technology (ESACT), Dublin, Ireland, June 7-9, 2009; Springer, Dordrecht, 491-496

Konferenz-Vorträge

Wiedemann P, Worf M, Wiegemann H, Lestari M, Quintana JC,Asanza-Maldonado D, Egner F, Schwiebert C, Wilkesman J, Guez JS, Suhr H (2010): Advanced in situ microscopy for on-line monitoring of animal cell cultures. Annual conference of  BioProcessingNetwork, Melbourne, Australia, 12. – 14. October 2010, slides: bioprocessingnetwork.com.au/PDFs/2010-present/BPN_Wiedemann-Univ%20NSW_2010.pdf

Wiedemann P und Suhr, H (2012): Vitalitätsbestimmung tierischer Zellen im Bioreaktor durch in situ mikroskopische Zytometrie. Dechema Vortrags- und Diskussionstagung („Himmelfahrtstagung“) Biopharmazeutische Produktion, Freiburg, 14. - 16. Mai 2012

Wiedemann P, Schwamb S, Egner F, Hopf C, Hafner M, Guez JS, Schwiebert C, Suhr H (2013): Advanced Cell Culture Monitoring By In Situ Microscopy And Mass Spectrometry. 4th World Gene Convention 2013, Haikou, China, 13. – 16. November 2013