DE102007010866A1 - Device for immersing microcultivation and investigation of growth, morphology, and metabolism of microorganisms or cells, comprises tension-free unidimensional element and nutrient for growth of microorganisms or cells - Google Patents

Device for immersing microcultivation and investigation of growth, morphology, and metabolism of microorganisms or cells, comprises tension-free unidimensional element and nutrient for growth of microorganisms or cells Download PDF

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Abstract

The device comprises a tension-free unidimensional element, and a nutrient for the growth of the microorganisms or cells. A hydrocolloid matrix is also provided, where the matrix of the element is held by the element, in which the matrix partly surrounds the element or the element covers the matrix or the matrix of the elements. The ratio of the length to middle diameter of the cultivation device (1) is greater than 500. Independent claims are included for: (1) a method for the microcultivation of microorganisms or cells, which involves applying cells of the microorganisms on the matrix in an inoculation area carried to the surface or into the interior of the matrix with an inoculation liquid; and (2) a method for manufacturing a device, which involves manufacturing an element by press over the outside cavity of a circular nozzle in the form a hose.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Durchführung von emersen Mikrokultivierungen bei Mikroorganismen und Zellencontraption and methods for conducting emersed microcultures in microorganisms and cells

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Durchführung von emersen Mikrokultivierungen bei Mikroorganismen und Zellen, insbesondere zur Untersuchung von Wachstum, Morphologie und Metabolismus in adressier- und aufbewahrbarer Form.The The invention relates to an apparatus and a method for carrying out the same from emersed microculturing of microorganisms and cells, in particular for the study of growth, morphology and metabolism in an addressable and storable form.

Mikroorganismen und Zellen werden seit Jahrzehnten auf/in verschiedensten Medien kultiviert und untersucht.microorganisms and cells have been used for decades on / in various media cultivated and examined.

Die bisherigen Untersuchungen erfolgen anhand von Oberflächenkulturen in Petrischalen (Emerskulturen), die eine Schicht einer hydrokolloiden Wachstumsmatrix (bspw. in Form eines Nähragar) enthalten, auf deren Oberfläche die Kolonien wachsen bzw. in Flüssigkultur (Submerskultur) ( Schlegel H. G.: Allgemeine Mikrobiologie, 6. Auflage, unter Mitarbeit von K. Schmidt. Stuttgart, New York: Thieme, 1985 ).The investigations to date are based on surface cultures in Petri dishes (emers cultures) which contain a layer of a hydrocolloid growth matrix (for example in the form of a nutrient agar) on whose surface the colonies grow or in liquid culture (submerged culture) ( Schlegel HG: General Microbiology, 6th edition, with the collaboration of K. Schmidt. Stuttgart, New York: Thieme, 1985 ).

Dabei ist bei Emerskulturen der plane Boden der häufig trommelförmigen Petrischale von einer Schicht Nähragar als hydrokolloide Wachstumsmatrix bedeckt. Diese enthält die Wachstumssubstrate und liefert sogleich die für das Wachstum notwendige Feuchtigkeit.there is the plane bottom of Emerskulturen the often drum-shaped Petri dish of a layer of nutrient agar as hydrocolloid Growth matrix covered. This contains the growth substrates and immediately supplies the moisture necessary for growth.

Die Wand der Schale ist Teil des sterilisierbaren Raumes, der durch einen überlappenden, aber nicht luftdicht aufliegenden Deckel verschlossen wird. Durch den Verschluss mit dem Deckel bildet sich ein feuchtes Klima und der Zutritt von Kontaminationen wird verhindert. Der Boden der Petrischale schließt zusammen mit der aufliegenden Wachstumsmatrix den sterilen Raum nach unten ab.The Wall of the shell is part of the sterilizable space that passes through an overlapping, but not airtight resting Lid is closed. Through the closure with the lid forms a humid climate and the access of contaminants is prevented. The bottom of the Petri dish closes together with the overlying Growth matrix down the sterile room.

Die Submerskulturen werden als Stand- bzw. Schüttelkulturen fermentiert.The Submerged cultures are used as standing or shaking cultures fermented.

Ausgehend davon, dass die Diversität der für den Menschen nützlichen Stoffwechselleistungen von Mikroorganismen bei weitem nicht ausgeschöpft ist, wird auch zukünftig das Screening nach neuen Mikrorganismen von großer Bedeutung sein ( R. H. Baltz, Marcel Faber Roundtable: Is our antibiotic Pipeline unproductive because of starvation, constipation or lack of inspiration? J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 33 (2006), 507–513 ; J. Berdy, Bioactive Microbial Metabolites. J. Antibiot. 58 (2005), 1–26 ; F. v. Nussbaum et al.: Antibakterielle Naturstoffe in der medizinischen Chemie – Exodus oder Renaissance. Angew. Chem. 118 (2006), 5194–254 ).Assuming that the diversity of human metabolic functions of microorganisms is far from exhausted, screening for new microorganisms will continue to be of great importance in the future ( RH Baltz, Marcel Faber Roundtable: Is our antibiotic pipeline unproductive because of starvation, constipation or lack of inspiration? J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 33 (2006), 507-513 ; J. Berdy, Bioactive Microbial Metabolites. J. Antibiot. 58 (2005), 1-26 ; F. v. Nussbaum et al .: Antibacterial Natural Products in Medicinal Chemistry - Exodus or Renaissance. Angew. Chem. 118 (2006), 5194-254 ).

Das Screening nach Mikroorganismen mit neuen Stoffwechselleistungen erfordert die Untersuchung einer großen Zahl von Mikroorganismen. Aus den Koloniezahlen von Plattierungen auf Agarplatten sind durchschnittliche Lebendkeimzahlen von etwa 106 bis 108 Mikroorganismen pro Gramm Erde ermittelt worden. Um ein Überwachsen bzw. Ineinanderwachsen von Mikroorganismen zu verhindern, muss eine geringe Zelldichte pro Flächeneinheit (idealerweise weniger als 100 Keime auf einer Petrischale von 78 cm2 Fläche) erreicht werden. D. h. um allen Mikroorganismen aus 1 g Erde ein Wachstum als Reinkultur zu ermöglichen und somit auch die Isolierung selten vorkommender Arten zu gewährleisten, wären eine Millionen Petrischalen notwendig. Um beispielsweise den Produzenten eines neuen Antibiotikums aufzufinden, müssen schätzungsweise 107 Mikroorganismen kultiviert und getestet werden ( R. H. Baltz, Marcel Faber Roundtable: Is our antibiotic Pipeline unproductive because of starvation, constipation or lack of inspiration? J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 33 (2006), 507–513 ).Screening for microorganisms with new metabolic activities requires the study of a large number of microorganisms. From the colony counts of plating on agar plates, average viable counts of about 10 6 to 10 8 microorganisms per gram of soil have been determined. In order to prevent overgrowth of microorganisms, a low cell density per unit area (ideally less than 100 germs on a 78 cm 2 area Petri dish) must be achieved. Ie. In order to enable all microorganisms from 1 g of soil to grow as a pure culture and thus also to ensure the isolation of rarely occurring species, one million Petri dishes would be necessary. For example, to find the producer of a new antibiotic, an estimated 10 7 microorganisms must be cultured and tested ( RH Baltz, Marcel Faber Roundtable: Is our antibiotic pipeline unproductive because of starvation, constipation or lack of inspiration? J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 33 (2006), 507-513 ).

Bei den traditionellen Isolierungsverfahren werden sehr geringe Mengen einer Suspension einer Bodenprobe in Verdünnungen auf Agarplatten aufgetragen, um Klone bzw. Reinkulturen zu erhalten, die jeweils auf ein Individuum zurückgehen. Daraus resultieren nur eine beschränkte Anzahl von Kolonien, deren Anzahl bei weitem nicht für die Isolierung großer Zahlen neuer Mikroorganismen ausreicht.at The traditional isolation methods are very small quantities a suspension of a soil sample in dilutions on agar plates applied to obtain clones or pure cultures, respectively to go back to an individual. This only results a limited number of colonies, their number at not for the isolation of large numbers sufficient microorganisms.

Eine Möglichkeit diese Einschränkungen zu umgehen, ist die Erzeugung sehr kleiner Kolonien, so genannter Mikrokulturen, deren Durchmesser im Bereich von 10 μm bis 100 μm liegen sollte.A Possibility to circumvent these restrictions is the production of very small colonies, so-called microcultures, their diameter in the range of 10 .mu.m to 100 .mu.m should lie.

Die Vereinzelung von Mikroorganismen zur Gewinnung reiner Klone wird von verschiedenen Autoren vorgeschlagen (Brehm-Stecher BF, Johnson EA. Single-cell Microbiology: Tools Technologies, and Applications. Microbiology and Molecular Biology Reviews, 2004, 68, 538–559 und Chan ECS, Pelczar MJ, Krieg NR, Verwendung von Reinkulturen – Grundvoraussetzung für das Studium der Mikroorganismen. In: Laboratory Exercise in Microbiology. Chan ECS, Pelczar MJ, Krieg N (eds). McCraw-Rill, New York, (1993) 123–152 und Huber R. Die Laserpipette als Basis für Einzelkultivierung. Biospektrum 4, (1999), 289-291 ).The isolation of microorganisms to obtain pure clones is suggested by several authors (Brehm-Stecher BF, Johnson EA, Single-cell Microbiology: Tools Technologies, and Applications. Microbiology and Molecular Biology Reviews, 2004, 68, 538-559 and Chan ECS, Pelczar MJ, War NR, Use of Pure Cultures - A prerequisite for the study of microorganisms. In: Laboratory Exercise in Microbiology. Chan ECS, Pelczar MJ, War N (eds). McCraw-Rill, New York, (1993) 123-152 and Huber R. The laser pipette as a basis for individual cultivation. Biospektrum 4, (1999), 289-291 ).

Zur Vereinzelung von Mikroorganismen werden auch mikrofluidische Systeme genutzt, bei denen kontinuierlich Sequenzen kleiner wässriger Mikrokulturtröpfchen in einen Strom eines mit Wasser nicht mischbaren Trennmittels injiziert. Sie werden mit dem Trennmittelstrom in eine Kapillare transportiert und inkubiert. Nach der Inkubation wird das Wachstum bevorzugt mit optischen Methoden detektiert. Zur Detektion werden beispielsweise Fluoreszenzspektrometer vorgeschlagen ( Martin K, Henkel T, Baier V, Grodrian A, Schön, T, Roth M, Köhler JM and Metze J. Generation of larger numbers of separated microbial populations by cultivation in segmented-flow microdevices. Lab an a chip 3 (2003) 202–207 ).For the separation of microorganisms and microfluidic systems are used in which continuously injected sequences of small aqueous microculture droplets in a stream of water-immiscible release agent. They are transported with the separating agent stream into a capillary and incubated. After incubation, growth is preferably detected by optical methods. For example, fluorescence is used for detection zenzspektrometer suggested ( Martin K, Henkel T, Baier V, Grodrian A, Schön, T, Roth M, Köhler JM and Metze J. Generation of larger numbers of separated microbial populations by cultivation into segmented-flow microdevices. Lab on a chip 3 (2003) 202-207 ).

Eine weitere Methode, Mikrokulturen von vereinzelten Mikroorganismen zu schaffen, besteht in der Herstellung kleiner viskoser Tropfen, sogenannter Gel-Mikrotropfen (gel microdroplets, GMD) aus einer Probe (Weaver JC, Process for measuring microbial active material, US-Patent 4401755 , 1981; Williams GB, Demain AL, Rapid microbial detection and enumeration using gel microdroplets and colorimetric or fluorescence indicator systems. J. Clinical. Microbiol. 1990, 28, 1002–1008 ; Manome A, Zhang H, Tani Y, Katsuragi T, Kurane R, Tsuchida T, Application of gel microdroplet and flow cytometry techniques to selective enrichment of non-growing cells. FEMS Microbiol. Lett. 2001, 197, 29–33 ). Die GMD werden zusammen in einer Nährlösung inkubiert und an jedem einzelnen Kügelchen erfolgt die Detektion des Wachstums.Another method of producing microcultures of isolated microorganisms consists in the production of small viscous drops, so-called gel microdroplets (GMD) from a sample (Weaver JC, Process for Measuring Microbial Active Material, US Pat. U.S. Patent 4,401,755 , 1981; Williams GB, Demain AL, Rapid microbial detection and enumeration using gel microdroplets and colorimetric or fluorescence indicator systems. J. Clinical. Microbiol. 1990, 28, 1002-1008 ; Manome A, Zhang H, Tani Y, Katsuragi T, Kurane R, Tsuchida T, Application of gel microdroplet and flow cytometry techniques to selective enrichment of non-growing cells. FEMS Microbiol. Lett. 2001, 197, 29-33 ). The GMDs are incubated together in a broth, and each bead is detected for growth.

Mit mikrostrukturierten Wafers bzw. Nanoplates können beispielsweise 6000 Kammern ( Mayer G, Wohlfart K, Schober A, and Köhler JM (1999) Nanotiterplates for synthesis and screening. In: Micorosystem technology: a powerful tool for biomolecular studies. Eds. Köhler JM, Mejaveia T, Saluz HP. P. 75–128, Birkhäuser Basel ) auf einer Platte kultiviert werden.With microstructured wafers or nanoplates, for example, 6000 chambers ( Mayer G, Wohlfart K, Schober A, and Köhler JM (1999) Nanotiterplates for synthesis and screening. In: Micorosystem technology: a powerful tool for biomolecular studies. Eds. Köhler JM, Mejaveia T, Saluz HP. P. 75-128, Birkhäuser Basel ) are cultivated on a plate.

Mit piezoelektrischen Zerstäubern, die nach dem Inkjet-Prinzip arbeiten und bis zu 10.000 Mikrotropfen pro Sekunde mit einem Volumen zwischen 5 Picoliter und einigen Nanolitern herstellen, können die Platten mit vereinzelten Mikroorganismen beimpft, inkubiert, detektiert und aufbewahrt werden ( Schober A, Günther R, Schwinhorst A, Döring M and Lindemann BF. Accurate High-speed liqiud handling of very small biological samples. BioTechniques (1993) 15, 324–329 ). Ein nicht gelöstes Problem ist bei dieser Technik die schnelle Austrockung der Mikrokulturen.With piezoelectric atomizers operating on the inkjet principle and producing up to 10,000 micro-drops per second with a volume of between 5 picoliters and a few nanoliters, the plates can be inoculated, incubated, detected and stored with isolated microorganisms ( Schober A, Günther R, Schwinhorst A, Döring M and Lindemann BF. Accurate high-speed liqiud handling of very small biological samples. BioTechniques (1993) 15, 324-329 ). An unsolved problem with this technique is the rapid drying out of the microcultures.

Textile Flächengebilde der verschiedensten Ausformungen werden für das Wachstum von Mikroorganismen in Form einer Nährstoffe enthaltenden Matrix eingesetzt (Tatsurn T, Shiro I, Katsutoshi A, Carrier for cultivation of cell and microorganisms. WO9821351 und JP 2154685 ). Bekannt ist außerdem, dass auf textilen Flächen ein unerwünschtes Mikroorganismenwachstum stattfinden kann. Anordnungen, bestehend aus Hohlfasern, werden zur Versorgung von Kulturen mit Nährstoffen bzw. als Kultivierungsbehälter eingesetzt (siehe JP 63309177 und JP63071186 ).Textile fabrics of various shapes are used for the growth of microorganisms in the form of a nutrient-containing matrix (Tatsurn T, Shiro I, Katsutoshi A, Carrier for cultivation of cell and microorganisms. WO9821351 and JP 2154685 ). It is also known that unwanted microorganism growth can take place on textile surfaces. Arrangements consisting of hollow fibers are used to supply cultures with nutrients or as cultivation containers (see JP 63309177 and JP63071186 ).

Die DE 100 53 394 A1 verwendet eine Vielzahl angeordneter kurzer Fiberelemente, um auf ihnen Substanzen zu binden und nach Einbringen der Elemente in ein Analysengerät auf ihnen analytische Reaktionen durchzuführen. Der longitudinale Bewegungstyp von Fäden, verbunden mit der Behandlung mit flüssigen Agentien, ist typisch für viele Prozesse bei der Herstellung von textilen Fäden und Textilien (siehe EP 1 369 521 A1 ).The DE 100 53 394 A1 uses a variety of short fiber elements arranged to bind to them substances and perform analytical reactions to them after introduction of the elements in an analyzer. The longitudinal movement type of filaments associated with the liquid agent treatment is typical of many processes in the manufacture of textile filaments and textiles (see EP 1 369 521 A1 ).

Sich longitudinal bewegende, so genannte "eindimensionale" Festphasen-Reaktoren, z. B. in Form eines Fadens, sind aus DE 10 2004 008 319 A1 bekannt. Der Begriff "eindimensional" beschreibt hierbei Elemente, deren Länge im Vergleich zu ihrem mittleren Durchmesser sehr groß ist und die deshalb allgemein auch als Faden, Fiber, Filament oder Draht bezeichnet werden. Mit ihnen werden Substanzen, darunter auch mikrobielle Kontaminationen, an einem Reaktionsort an den Faden bioaffin gebunden und nach Durchlaufen von weiteren Reaktionsorten qualitatitiv oder quantitativ bestimmt.Longitudinally moving, so-called "one-dimensional" solid phase reactors, e.g. In the form of a thread, are off DE 10 2004 008 319 A1 known. The term "one-dimensional" here describes elements whose length is very large compared to their average diameter and are therefore commonly referred to as thread, fiber, filament or wire. With them, substances, including microbial contaminants, bioaffected at the reaction site to the thread and determined qualitatively or quantitatively after passing through other reaction sites.

Der Nachteil dieser technischen Lösung ist, dass eine Durchführung von mikrobiellen Wachstums- und Produktbildungsprozessen über längere Zeiträume auf diesen eindimensionalen Elementen (Fäden) nicht möglich ist und keine kompakte Stapelung und Bevorratung der bewachsenen Fäden erfolgen kann.Of the Disadvantage of this technical solution is that an implementation from microbial growth and product formation processes longer periods on this one-dimensional Elements (threads) is not possible and none compact stacking and storage of the covered threads can be done.

Bewegte Fäden wurden auch für die Durchführung einer Abfolge verschiedener chemischer Reaktionen bei mikropräparativen Arbeiten unter dem Mikroskop eingesetzt. ( Mészáros L, Mészáros I.; Kontinuierlich arbeitender Fadenreaktor für mikropräparative Zwecke. Fette, Seifen, Anstrichmittel (2006) 70, 940–941 ).Moving threads were also used to perform a sequence of different chemical reactions in micro-preparative work under the microscope. ( Mészáros L, Mészáros I .; Continuous thread reactor for micro-preparative purposes. Fats, soaps, paints (2006) 70, 940-941 ).

Die WO 03/025113 offenbart eine Anordnung und ein Verfahren zur Parallelkultivierung von Mikroorganismen, wobei eine von groben Feststoffen befreiten Suspension oder Kultur einer homogen oder heterogen zusammengesetzte Mikroorganismenpopulation, Nährsubstrate und/oder Effektoren und/oder mikrobielle Metabolite zugesetzt werden, anschließend ein Volumen der mikrobiellen Suspension, welche N Mikroorganismen enthält, mit einem Portionierer in n1 Teilvolumina geteilt wird, wobei die Zahl n1 zwischen N und 100 N, bevorzugt zwischen N und 10 N gewählt wird, anschließend die Teilvolmina gegebenenfalls unter Zuführung von Nährsubstraten und/oder Effektoren zur Beimpfung von n2 separaten Mikrokulturen in Mikroarealen oder Mikrokavitäten, wobei n2 größer/gleich n1 ist, verwendet werden, anschließend die Mikrokulturen inkubiert und während des Wachstums gegebenfalls weitere Nährsubstrate und/oder Effektoren und/oder Metabolite zugeführt und physiologische Parameter und das Wachstum der einzelnen Mikrokulturen mit geeigneten Messverfahren erfasst werden.The WO 03/025113 discloses an arrangement and method for parallel cultivation of microorganisms wherein a coarse solids-liberated suspension or culture is added to a homogenous or heterogeneous microorganism population, nutrient substrates and / or effectors and / or microbial metabolites, then a volume of the microbial suspension containing N microorganisms is divided with a portioner in n 1 partial volumes, wherein the number n 1 between N and 100 N, preferably between N and 10 N is selected, then the Teilvolmina optionally with supply of nutrient substrates and / or effectors for inoculation of n 2 separate Microcultures in microareas or microcavities, where n 2 is greater than or equal to n 1 are used, then the microcultures incubated and optionally supplied during growth further nutrient substrates and / or effectors and / or metabolites and physiological parameters and the growth of the individual n microcultures with suitable measuring ver be detected driving.

Gemäß dieser Offenbarung wird zum Vereinzeln der Mikroorganismen ein miniaturisierter Fluidschalter in Verbindung mit einer Mikroinjektionseinheit verwendet, wobei die Mikroorganismen in Flüssigkeitssegmenten in einem geschlossenen Mikrokapillarsystem kultiviert werden. (serieller Fluss).According to this Revelation is miniaturized to singulate the microorganisms Fluid switch used in conjunction with a microinjection unit wherein the microorganisms in liquid segments in one closed microcapillary system are cultivated. (Serial River).

Der serielle Fluss der Flüssigkeitssegmente wird durch periodisches Wechseln der Volumenflußrate durch Gasblasen oder durch mit Wasser nicht mischbare Trennflüssigkeiten erzeugt, wobei die Flüssigkeitssegmente mit einer Wahrscheinlichkeit <5% mehr als eine Zelle pro Segment enthalten.Of the serial flow of liquid segments is through periodic Change the volume flow rate by gas bubbles or by produces water immiscible separating liquids, where the liquid segments with a probability <5% more than one Cell per segment included.

Nachteilig an dieser technischen Lösung zur Kultivierung von Mikroorganismen oder Zellen in Mikrokapillaren ist jedoch, dass aufwendig einzelne Flüssigkeitssegmente erzeugt werden müssen und die Wand der Kapillaren bzw. die Flüssigkeitssegmente spezielle Oberflächeneigenschaften aufweisen müssen, damit die Mikroorganismen oder Zellen in den Mikrokapillaren nicht vermischt werden bzw. dass nicht die Mikrokapillaren durch an der Wand anhaftende, Kolonie-bildende Mikroorganismen oder Zeltverbände verstopft werden.adversely on this technical solution for the cultivation of microorganisms or cells in microcapillaries, however, is that consuming individual fluid segments must be generated and the wall of the capillaries or the liquid segments have special surface properties must be in order for the microorganisms or cells in the microcapillaries are not mixed or that not the microcapillaries by adhering to the wall, colony-forming microorganisms or tent associations be clogged.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Untersuchung von Wachstum, Morphologie und Metabolismus verschiedenster emers wachsender Mikroorganismen oder Zellen in adressier- und aufbewahrbarer Form auf einfache Weise zu ermöglichen, ohne dass es zu einer Vermischung der verschiedenen Zellen und Mikroorganismen kommt.The The object of the present invention is to overcome the disadvantages of the prior art to avoid the technique and a device and a procedure for the investigation of growth, morphology and metabolism of various kinds emers growing microorganisms or cells in addressable and storable To allow form in a simple way without it too a mixture of different cells and microorganisms comes.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht auch darin, dass eine sehr große Vielzahl von emersen Mikrokulturen von Mikroorganismen in einer Form hergestellbar sind, bei der auf einer möglichst klein dimensionierten Vorrichtung die Mikrokulturen inkubiert, detektiert, adressiert und außerdem für nachfolgende Entnahmen von Beimpfungsmaterial vorgehalten werden. Um dies zu erreichen, müssen die Mikrokulturen sehr klein dimensioniert werden und sie sollen, um keine exzessiv großen. Kultivierungsflächen zu benötigen, in einer kompakten zwei- bzw. dreidimensionalen Anordnung gespeichert werden können.The Object of the present invention is also that a huge variety of micro microorganisms can be produced in a form in which as small as possible dimensioned device, the microcultures are incubated, detected, addressed and also for subsequent withdrawals of inoculation material. To achieve this, the microcultures must be very small and dimensioned they are not supposed to be excessively large. cultivation areas to need in a compact two- or three-dimensional Arrangement can be stored.

Zur Lösung der Aufgabe wird eine erfindungsgemäße eindimensionale bzw. fadenförmige Kultivierungsvorrichtung (KV) vorgeschlagen, die mindestens aus einem zugfesten Element und einer das Wachstum fördernden, Nährstoffe enthaltenden Matrix besteht.to Solution of the problem is an inventive one-dimensional or filamentous culture device (KV) proposed that at least one tensile element and a growth-promoting, nutrient-containing matrix consists.

Auf oder in der erfindungsgemäßen Kultivierungsvorrichtung sind linear angeordnete Mikrokultursequenzen kultivierbar, so dass die Mikroorganismen oder Zellen adressierbar kultivier- und aufbewahrbar sind.On or in the cultivation device according to the invention are linearly arranged microculture cultured, so that the microorganisms or cells are addressable cultivable and storable are.

Erfindungsgemäß werden die auf die KV aufzubringenden Mikroorganismen in einem Beimpfungsraum auf die Oberfläche oder in das Innere der KV mit einer Impfflüssigkeit übertragen, die KV in einen Inkubationsraum und nach einer Kultivierungszeit die KV mit den gewachsenen Mikrokulturen zu einem Detektionsraum transportiert, wo über bevorzugt optische Detektionsvorrichtungen oder beispielsweise unter Anwendung bioaffiner Nachweismethoden das Mikrokoloniewachstum bzw. die lineare Mikrokultursequenz und der Metabolismus der Mikrokulturen in einer die einzelne Mikrokulturen adressierbaren Weise detektiert wird. Anschließend werden die bewachsenen KV in einen Aufbewahrungsraum transportiert, in dem zur Aufbewahrung geeignete Temperaturen, bevorzugt zwischen 0°C und 12°C vorliegen und wo Zugriffsmöglichkeit zu den einzelnen Mikrokulturen bestehen.According to the invention the micro-organisms to be applied to the KV in an inoculation room on the surface or in the interior of the KV with a Transfer vaccine fluid, the KV into an incubation room and after a culture time the KV with the grown microcultures transported to a detection room where preferred over optical detection devices or, for example, using bioaffinity detection methods, the microcolony growth or the linear Microculture sequence and the metabolism of microcultures in one the individual microcultures are detected in an addressable manner. Subsequently, the covered KV in a storage room transported, in the temperature suitable for storage, preferred between 0 ° C and 12 ° C and where accessibility insist on the individual microcultures.

Die bevorzugt in den verwendeten Impfkulturen vereinzelt vorliegenden Mikroorganismen werden dabei auf die Oberfläche oder in das Innere einer eindimensionalen Kultivierungseinrichtung eingebracht. Die beimpften KV werden dann durch Bewegung in longitudinaler Richtung in einen Inkubationsraum, der für das Wachstum günstige Bedingungen aufweist, transportiert und dort in einer möglichst kompakten Form angeordnet. Die Luftfeuchtigkeit im Inkubationsraum muss hoch sein, bevorzugt zwischen 90% und 100% relativer Luftfeuchtigkeit, um ein Austrocknen der hydrokolloiden Kultivierungsmatrix zu verhindern.The preferably present in the used inoculants sporadically present Microorganisms are thereby on the surface or in introduced the interior of a one-dimensional culture device. The Inoculated KV are then moved by moving in the longitudinal direction into an incubation room that is favorable for growth Conditions, transported and there in one possible arranged compact form. The humidity in the incubation room must be high, preferably between 90% and 100% relative humidity, to prevent drying of the hydrocolloid cultivation matrix.

Gegebenenfalls erfolgt durch Besprühen mit feindispersen Wassernebel eine zusätzliche Befeuchtung.Possibly done by spraying with finely dispersed water mist one additional humidification.

Die Temperatur im Inkubationsraum liegt in der Regel zwischen 10°C und 80°C, bevorzugt bei 18°C bis 40°C.The Temperature in the incubation room is usually between 10 ° C and 80 ° C, preferably at 18 ° C to 40 ° C.

Nachdem die Mikroorganismen bzw. Mikrokulturen gewachsen sind, werden sie mit der eindimensionalen Kultivierungseinrichtung bzw. einer Vielzahl von ihnen, aus dem Inkubationsraum in einen Raum transportiert, wo die Analyse der Stoffwechselprodukte sowie die Kontrolle des Wachstums erfolgt (Detektionsraum) und zugleich eine Möglichkeit zur Adressierung besteht. Anschließend erfolgt in einer Weise ähnlich wie in dem Inkubationsraum der Transport in einen Aufbewahrungsraum, der in der Regel gekühlt ist, um weiteres Wachstum sowie Stoffwechseltätigkeit zu unterbinden. Auch hier werden sie, bevorzugt in einer kompakten Form, gelagert. Der Transport kann durch longitudinale Bewegung beispielsweise in Kombination mit dem Transport der gestapelten Flächen als Ganzes erfolgen. Die longitudinale Bewegung erfolgt in der Regel durch Zugkräfte bzw. ihres Vektors.After the microorganisms or microcultures have grown, they are transported with the one-dimensional cultivation device or a plurality of them, from the incubation room into a room where the analysis of the metabolic products as well as the control of the growth takes place (detection space) and at the same time a possibility for addressing consists. Subsequently, in a manner similar to that in the incubation space, the transport takes place into a storage space, which as a rule is cooled in order to prevent further growth and metabolic activity. Again, they are stored, preferably in a compact form. The transport can be by longitudinal movement For example, in combination with the transport of the stacked surfaces as a whole done. The longitudinal movement is usually done by tensile forces or their vector.

In einer anderen Ausführung erfolgt Beimpfung, Inkubation und Detektion der KV kontinuierlich. In einer Ausführungsform erfolgt die Beimpfung der Quasi-Kulturfläche durch Besprühen mit Mikrotropfen, in einer anderen durch Kontakt mit einer Beimpfungsflüssigkeit.In another version is inoculation, incubation and detection of KV continuously. In one embodiment the inoculation of the quasi-cultivated area is done by spraying with microdrops, in another by contact with a seeding liquid.

Bevorzugt werden vereinzelte Mikroorganismen eingesetzt. Die Vereinzelung wird hierbei durch eine entsprechend hohe Verdünnung der Beimpfungsflüssigkeiten, die als Beimpfungskultur eingesetzt werden, erreicht.Prefers isolated microorganisms are used. The isolation This is due to a correspondingly high dilution of Inoculation fluids used as an inoculation culture be achieved.

Eine andere Anwendung der Erfindung betrifft den Nachweis von Substraten, Wirkstoffen, Faktoren und Hormonen. Die Mikrokulturen werden diesen Substanzen ausgesetzt und deren Anwesenheit und Konzentration über Veränderungen im Wachstumsverhalten bestimmt.A another application of the invention relates to the detection of substrates, Active ingredients, factors and hormones. The microcultures become this Substances exposed and their presence and concentration over Changes in growth behavior are determined.

Das Wesen der erfinderischen Lösung besteht darin, „eindimensionale" bzw. fadenförmige Kultivierungseinrichtungen zu schaffen, die neben der notwendigen Festigkeit gegenüber Zugkräften zugleich die Möglichkeit bieten, in ihnen oder auf ihnen hintereinander einzelne oder auch mehrere Mikroorganismen aufzubringen und deren Wachstum zu fördern.The Essence of the inventive solution is "one-dimensional" or thread-like cultivation devices, in addition to the necessary resistance to tensile forces at the same time offer the possibility of succession in them or on them single or multiple microorganisms apply and their Promote growth.

Erfindungsgemäß werden Mikroorganismen als Mikrokulturen auf einer Kultivierungsvorrichtung (KV) kultiviert, die aus einem zugstabilen eindimensionalen Element und aus einer Nährstoffe für das Wachstum enthaltenden Matrix besteht und deren Verhältnis Länge der KV zum mittleren KV-Durchmesser größer als 500 ist. Die Längenausdehnung der Mikrokolonien auf dem Faden ist, ohne dass dadurch die Erfindung eingeschränkt wird, bevorzugt kleiner als 1000 μm und der Abstand zwischen dem äußeren Rändern benachbarten Wachstumsbereiche soll 1000 μm nicht unterschreiten.According to the invention Microorganisms as Microcultures on a Cultivation Device (KV) cultivated, consisting of a tensile stable one-dimensional element and containing nutrients for growth Matrix exists and their relationship length of KV to mean KV diameter greater than 500 is. The longitudinal extent of the microcolonies on the thread is without limiting the invention, preferably less than 1000 microns and the distance between the outer edges adjacent growth areas should not be less than 1000 μm.

In besonderen Fällen kann das zugstabile Element gleichzeitig die Funktion der Nährstoffe enthaltenden Matrix aufweisen.In In special cases, the tension-stable element can simultaneously have the function of the matrix containing nutrients.

Die Nährstoffe enthaltende Matrix besteht aus den als Wachstumssupport bereits seit langem eingesetzten gelbildenden und hydrophilen Substanzen wie Agar, Pektin, Chitosan, Carrageenan, Hyaluronsäure, Alginsäure, Xanthan, Zellulose, Bakterienzellulose oder deren Derivate und Salze oder Polyelektrolytkomplexen oder anderen hydrokolloiden Gelbildnern oder auch aus wasserspeicherndem Silicagel, Tonerde oder Siliziumpolymere.The Nutrient-containing matrix consists of the as a growth support gel-forming and hydrophilic substances that have been used for a long time such as agar, pectin, chitosan, carrageenan, hyaluronic acid, Alginic acid, xanthan, cellulose, bacterial cellulose or their derivatives and salts or polyelectrolyte complexes or others hydrocolloid gelling agents or from water-storing silica gel, Alumina or silicon polymers.

Die gelbildenden Substanzen sind vorzugsweise durch Immobilisieren, Härten, Vernetzen oder über mechanische Kräfte bzw. Adhäsion mit Strukturunebenheiten mit dem zugstabilen Element verankert.The gel-forming substances are preferably immobilized, Hardening, crosslinking or mechanical forces or adhesion with structural irregularities with the tensile stable Anchored element.

Die Strukturunebenheiten können beispielsweise Oberflächentopographien in Form von Löchern, Erhebungen, unidirektionale Furchen oder überlagerte Furchen und/oder konvexe oder konkave Profile oder die Form von Spitzen, Wölbungen oder Blöcken aufweisen.The For example, texture bumps can be surface topographies in the form of holes, elevations, unidirectional furrows or superimposed furrows and / or convex or concave profiles or the shape of peaks, vaults or blocks exhibit.

Die Nährstoffe enthaltende Matrix kann im Inneren der KV oder auf der Oberfläche als kontinuierlich ausgebildeter Mantel oder diskontinuierlich angeordnet sein. Bei der diskontinuierlichen Anordnung können beispielsweise Gel-Tröpfchen äquidistant oder auch unregelmäßig auf der Oberfläche der KV verteilt sein.The Nutrient-containing matrix may be inside the KV or on the surface as a continuously formed coat or discontinuous. In the discontinuous Arrangement, for example, gel droplets equidistant or also irregular on the surface the KV be distributed.

Die KV kann monofil ausgebildet sein, bevorzugt werden jedoch polyfile eindimensionale Gebilde wie Garne eingesetzt.The KV may be formed monofilament, but are preferred polyfile one-dimensional structures used as yarns.

Die KV kann aus Stapelfasern oder aus Endlosfilamenten oder Gemischen beider Typen bestehen.The KV can be made of staple fibers or of continuous filaments or mixtures Both types exist.

Mehrere der Fasern oder Filamente können in Form eines Gestrickes oder Gewirkes vorliegen. Bevorzugt wird ein Gestrick in Form eines Schlauches, wobei der gewirkte Schlauchmantel regelmäßige Öffnungen bzw. Maschen aufweist, eingesetzt.Several The fibers or filaments can be in the form of a knitted fabric or knitted fabric. Preference is given to a knitted fabric in the form of a Hose, wherein the knitted hose jacket regular openings or meshes used.

Erfindungsgemäß sind auch Kultivierungsvorrichtungen, bei denen das zugstabile Element durch Pressen durch eine ringförmige Düse in Form eines Schlauches hergestellt wird, der gleichzeitig über eine Düse mit einer Nährstoffe enthaltenden Matrix, die lebende Mikroorganismen enthält, gefüllt wird.According to the invention also cultivation devices in which the tensile element by Pressing through an annular nozzle in the form of a Hose is made simultaneously over a Nozzle with a matrix containing nutrients, which contains living microorganisms, is filled.

Die Fäden können unterschiedliche Profile wie dreieckig, U-förmig oder sternförmig aufweisen. Auch eine Bandform wie bei den Folienfäden ist dann erfindungsgemäß, wenn bei ihnen ein Breiten/Höhen-Verhältnis von 10 nicht überschritten wird.The Threads can have different profiles like triangular, U-shaped or star-shaped. Also one Tape shape as in the film threads is then according to the invention, if they have a width / height ratio of 10 is not exceeded.

Erfindungsgemäß ist beispielsweise ein Folienfaden, auf dem sich in äquidistantem Abstand aus einem oder mehreren Geltropfen gebildete Zonen befinden, welche durch geltropfenfreie Zonen getrennt sind, wobei die Geltropfen die Funktion einer Nährstoffe enthaltenden Matrix aufweisen.According to the invention For example, a foil thread on which in equidistant Distance from one or more gel droplets formed zones, which are separated by dangle-free zones, wherein the gel drops have the function of a matrix containing nutrients.

Bevorzugt werden oberflächenstrukturierte KV mit Rillen, die in Längsrichtung verlaufen oder durch Fibrillierung aufgeraute Oberflächen oder netzartig zusammenhängende Fibrillen aufweisen. An solchen Oberflächen ist die Nährstoffe enthaltende Matrix besser gegen Abscheren geschützt bzw. ihre Bindung an das zugstabile Element ist fester. Mikroporosität der KV oder auch eine Kapillarisierung der KV, wie sie beispielsweise durch saugfähige Fasern erzeugt wird, ist auch deshalb günstig, weil in den Mikrostrukturen Wasser und Nährstoffe bevorratet werden kann.Preference is given to surface-structured CV with grooves which run in the longitudinal direction or have surfaces roughened by fibrillation or network-like fibrils. At In such surfaces, the nutrient-containing matrix is better protected against shearing, or its binding to the tensile member is firmer. Microporosity of KV or a capillarization of KV, as it is produced for example by absorbent fibers, is also beneficial because in the microstructures water and nutrients can be stored.

Die KV können weiterhin eine bilaterale Struktur wie Seite-Seite-, Kern/Mantel oder Matrix/Fibrillen aufweisen. Fäden mit mehr hydrophilen Eigenschaften sind deshalb auch günstiger als Fäden mit sehr hydrophoben Eigenschaften. Die Durchmesser solcher geeigneter und bekannter technischen Filamente bzw. Fäden liegt in der Regel zwischen 4 bis 60 μm.The CT can continue to have a bilateral structure such as side-by-side, Core / sheath or matrix / fibrils have. Threads with more hydrophilic properties are therefore also cheaper as threads with very hydrophobic properties. The diameters of such suitable and known technical filaments or threads is usually between 4 to 60 microns.

Es werden sowohl Stapelfasern als auch endlose natürlich vorkommende Filamente pflanzlicher, tierischer, mineralischer, anorganischer Herkunft bzw. Fasern aus natürlichen Polymeren bestehend aus Keratin, wie Wolle oder Seide, aus Polyaminosäuren, aus Polysacchariden, wie Carrageenan, Chitosan/Chitin, Alginaten, Zellulose, Viskose oder Baumwolle oder deren Derivaten, Salzen oder Polyelektrolytkomplexen, aus Biokunststoffe wie Polylactat oder Polyalkanoate, aus synthetischen Polymeren wie Polyethylen, Polypropylen, Polyacrylamid, Polystyrol, Polyester, Polyvinylalkohol oder Polyamid oder aus Fasern aus Metall oder Glas eingesetzt.It Both staple fibers and endless naturally occurring ones are used Filaments of vegetable, animal, mineral, inorganic Origin or fibers consisting of natural polymers made of keratin, such as wool or silk, of polyamino acids, from polysaccharides, such as carrageenan, chitosan / chitin, alginates, Cellulose, viscose or cotton or their derivatives, salts or Polyelectrolyte complexes, from bioplastics such as polylactate or Polyalkanoates, of synthetic polymers such as polyethylene, polypropylene, Polyacrylamide, polystyrene, polyester, polyvinyl alcohol or polyamide or made of fibers of metal or glass.

Die Fasern können als Mikrofaser als Fasermischung oder als Verbundwerkstoff vorliegen.The Fibers can be used as a microfiber fiber blend or as Composite available.

Vorteilhaft an der vorgeschlagenen Vorrichtung und dem vorgeschlagen Verfahren ist, dass eine sehr große Anzahl von Mikrokulturen, bevorzugt in Form von auf festen Oberflächen gewachsenen Kolonien (emers-Wachstum), erzeugt werden kann.Advantageous on the proposed device and the proposed method is that a very large number of microcultures, preferred in the form of colonies grown on solid surfaces (emers growth) can be generated.

Diese Wachstumsform, die auch bei der herkömmlichen Agarplattenkultivierung auftritt, ist besonders günstig für das Erkennen bzw. die Detektion der mikrobiellen Produkte im Vergleich zu denen bei Wachstum in Flüssigkulturen entstehenden Formen.These Growth form, which also in the conventional agar plate cultivation occurs, is particularly favorable for the recognition or the detection of microbial products compared to those grown in liquid cultures forms.

Der für die Produktion von Sekundärmetaboliten günstige Differenzierungszustand der ausgereiften Kolonien als auch die generell hohe Zelldichte führt zur Bildung von höheren und dadurch besser nachweisbaren Konzentrationen.Of the favorable for the production of secondary metabolites Differentiation state of the mature colonies as well as the general high cell density leads to the formation of higher ones and thereby better detectable concentrations.

Durch spezielle Anwendungen der Erfindung entsteht weiterhin eine Reihe von Vorteilen:
Bei herkömmlichem Wachstum von mikrobiellen Kolonien auf herkömmlichen Agarplattenkulturen nimmt die nährstoffbereitstellende Fläche mit dem Quadrat des Abstandes zu. Das bedeutet, dass die Kolonien auf Grund des großen Nährstoffdepots relativ groß werden können, weil Nährstoffe sehr lange nachdiffundieren.
Special applications of the invention further provide a number of advantages:
With conventional growth of microbial colonies on conventional agar plate cultures, the nutrient providing area increases with the square of the distance. This means that the colonies can become relatively large due to the large nutrient depot, because nutrients will diffuse for a very long time.

Vorteilhaft an der erfindungsgemäßen eindimensionalen Form der KV ist deshalb, dass die nährstoffbereitstellende Fläche in Richtung der Längsausdehnung der KV nur linear mit dem Abstand wächst. Durch die so begrenzte Diffusion von Nährstoffen wird das Wachstum in longitudinaler Richtung stark verlangsamt, sodass die Kultur während der Kultivierungszeit nur den Umfang der KV und einen relativ kurzen Abschnitt des KV bewachsen kann.Advantageous on the one-dimensional shape according to the invention the KV is therefore the nutrient-providing area in the direction of the longitudinal extent of the KV only linear with the Distance grows. Due to the so limited diffusion of nutrients is slowed down the growth in the longitudinal direction, so that the culture during the cultivation time only the extent the KV and a relatively short section of the KV can overgrow.

Die letzten Endes erreichte Größe der Mikrokulturen steht in einem engen Zusammenhang mit den Kultivierungsparametern wie der Kultivierungszeit, der für unterschiedliche Mikroorganismen spezifischen Wachstumsgeschwindigkeit, Lag-Phasen und besonders mit der Konkurrenz mit benachbarten Kolonien um die Nährstoffe in den sich überlappenden Arealen sowie außerdem mit strukturellen, als Barrieren wirkenden Elementen der KV.The ultimately reached the size of microcultures is closely related to the cultivation parameters as the cultivation time, for different microorganisms specific growth rate, lag phases and especially with the competition with neighboring colonies for the nutrients in the overlapping areas as well with structural elements of KV acting as barriers.

Diese Barriereelemente werden erfindungsgemäß durch die textile Fadenstrukturen oder auch durch eingebrachte Barrieren gebildet und stehen im Zusammenhang mit dem Typ der als Faden eingesetzten KV.These Barrier elements are inventively the textile thread structures or by introduced barriers formed and are related to the type of thread used KV.

Bevorzugt in den Zwischenräumen zwischen den einzelnen Fäden aus denen die Filamente z. B. als Gestrick zusammengesetzt sind, kann die Nährstoffe enthaltende Matrix aufgebracht werden. Die so entstandenen Wachstumszonen sind dann teilweise durch die Filamente voneinander getrennt. Aber auch monofile KV sind erfindungsgerecht.Prefers in the spaces between the individual threads from which the filaments z. B. are composed as a knitted fabric, the nutrient-containing matrix can be applied. The resulting growth zones are then partially by the Filaments separated. But even monofile KV are inventive.

In einer speziellen Ausführung der Erfindung wird die lineare Mikrokultursequenz der auf der KV befindlichen Mikrokulturen durch Replizieren vervielfältigt, indem eine zweite oder auch mehrere KV in engem Kontakt zueinander als lose Mehrfachfäden angeordnet werden oder als miteinander verbundene Mehrfachfäden über Sollbruchzonen getrennt werden. Sie stellen dann nach Abtrennung ein identisches Replikat der Mikrokultursequenz dar, das für weitere Untersuchungen genutzt werden kann.In a specific embodiment of the invention is the linear Microculture sequence of microcultures present on the KV Replicate duplicated by a second or even several KV in close contact with each other as loose multiple threads arranged or as interconnected multiple threads over Breakage zones are separated. They then ask for separation an identical replica of the microculture sequence, which is responsible for more Investigations can be used.

Bei Anwendung herkömmlicher Methoden zur Replikation, beispielsweise bei der Prüfung auf antimikrobielle Aktivitäten der Mikrokulturen werden diese zwangsläufig mit den Testkeimen verunreinigt oder gehen verloren. Durch die Möglichkeit des erfindungsgemäßen identischen Replizierens kann mit dem Replikat auf die unverfälschte Sequenz der Mikrokulturen auf der KV auch später zurückgegriffen werden.at Application of conventional methods for replication, for example when testing for antimicrobial activities Of the microcultures these are inevitably with the test germs contaminated or lost. By the possibility the identical replication according to the invention can use the replica on the unadulterated sequence of Microcultures on the KV can also be resorted to later.

Der Nachweis der Mikrokulturen und/oder der von ihnen gebildeten Substanzen erfolgt mit an sich bekannten, bevorzugt optischen Methoden. So besteht die Möglichkeit, gemäß der Offenbarung von DE 10 2004 008 319 A1 spezifische Bindungen an bioaffine Substanzen, wie beispielsweise fluoreszierende Antikörper, zu nutzen und die Reaktionen direkt am longitudinal bewegten, mit Mikrokulturen bewachsenen Faden auszuführen.The detection of the microcultures and / or the substances formed by them is carried out with known, preferably optical methods. So there is the possibility, according to the disclosure of DE 10 2004 008 319 A1 use specific binding to bioaffine substances, such as fluorescent antibodies, and perform the reactions directly on the longitudinally moving, covered with microcultures thread.

Die Prüfung auf antimikrobielle Aktivität kann auf herkömmliche Weise durch Auflegen der KV auf eine mit einem Testkeim bewachsenen Agraroberfläche, mittels einer zweiten, in engen Kontakt mit der KV gebrachten und mit dem Teststamm beimpften KV oder durch Beschichten der KV mit einem den Testkeim und Nährstoffe enthaltenden gelförmigen Schicht erfolgen. An den Stellen, wo der Testkeim nicht wächst, entsteht wie beim klassischen Hemmhoftest für den Nachweis von Antibiotika ein nicht mit dem mikrobiellen Testkeim bewachsener Hemmhof.The Testing for antimicrobial activity can be up conventional way by placing the KV on one with a Test germ-covered agricultural surface, by means of a second, brought into close contact with the CT and inoculated with the test strain KV or by coating the KV with a test germ and nutrients containing gel-containing layer. In the places where the test germ does not grow, arises as in the classic Inhibition test for the detection of antibiotics not one with the microbial test germ overgrown Hemmhof.

In einer anderen Ausführung wird die Quasi-Kulturfläche mit einer den Testkeim enthaltenden gelförmigen Schicht überschichtet und anschließend die Hemmzonen registriert. Das Hemmhofsignal kann durch Verwendung eines markierten z. B. fluoreszierenden Testkeims oder durch Anwendung von Redox-Indikatoren wie Tetrazoliumverbindungen verstärkt werden.In another embodiment becomes the quasi-cultural area covered with a gel-containing layer containing the test germ and then registering the zones of inhibition. The Hemmhofsignal can by using a marked z. B. fluorescent test bacteria or by using redox indicators such as tetrazolium compounds be strengthened.

Weiterhin ist die Verwendung der erfindungsgemäßen KV vorteilhaft bei der Untersuchung der morphologischen Eigenschaften der Kulturen, weil die KV auf einfache Weise unter dem Objektiv eines Mikroskops bzw. anderer optischer Detektoren entlang geführt und dabei untersucht werden kann.Farther the use of the KV according to the invention is advantageous in the study of the morphological properties of the cultures, because the KV in a simple way under the lens of a microscope or other optical detectors along and thereby can be examined.

Eine weitere Lösung der erfinderischen Aufgabe, die KV in einer möglichst kompakten Form bzw. miniaturisierbaren Form anzuordnen, besteht darin, eine Vielzahl von parallel verlaufenden eindimensionalen KV's, darunter auch die losen und die gekoppelten Mehrfachfäden in Form einer in der Regel rechteckigen Fläche als sogenannte Quasi- Kulturflächen anzuordnen. Durch diese Anordnung wird im Vergleich zu einer herkömmlichen Agarkulturfläche erreicht, dass sehr viel mehr Mikrokulturen pro Fläche wachsen können.A Another solution of the inventive task, the KV in one to arrange as compact as possible or miniaturizable form, consists of a multitude of parallel one-dimensional KV's, including the loose and coupled multiple threads in the form of a generally rectangular area as so-called To arrange quasi-cultivated areas. This arrangement is in Comparison to a conventional agar culture surface achieved that much more microcultures per area can grow.

Die Quasi-Kulturfläche kann wie eine Agarplattenkultur auch als Ganzes mit Beimpfungsmaterial beimpft, inkubiert und detektiert werden. Die KV werden beispielsweise durch Aufspannen in einer Konstruktion des Aufspannrahmens als Fläche fixiert.The Quasi-cultural area can also be like an agar plate culture as a whole inoculated with seed material, incubated and detected become. The KV become for example by Aufspannen in a construction the Aufspannrahmens fixed as a surface.

Das Fixieren der KV in den Aufspannrahmen erfolgt beispielsweise durch Einklemmen der parallel zueinander angeordneten KV in die oberen und unteren Rahmenteile mit einer Klemmvorrichtung. Die Aufspannrahmen werden nacheinander durch Einbringen der oberen und unteren Rahmenbegrenzungen in die aus der Beimpfungszone austretenden Quasi-Kulturflächen eingeschoben und durch ihr geeignetes Anheben oder Absenken die Quasi-Kulturfläche angehoben oder abgesenkt und zu den Quasi-Kulturfläche nach Einklemmen mit dem Aufspannrahmen formiert.The Fixing the KV in the Aufspannrahmen done for example by Clamping parallel KV in the upper and lower frame parts with a clamping device. The clamping frames be successively by introducing the upper and lower frame boundaries into the quasi-cultivated areas emerging from the inoculation zone pushed in and by their appropriate raising or lowering the Quasi-cultural area raised or lowered and to the Quasi-cultural area after clamping with the Aufspannrahmen formed.

Das Aufwickeln auf Rahmen führt zu paarigen Quasi-Kulturflächen. Durch die Stärke des Rahmens wird hierbei der Abstand zwischen den paarig auftretenden Quasi-Kulturflächen bestimmt. Die verbindenden Fäden zwischen den einzelnen Flächen können mit Hilfe einer Schneideeinrichtung durchtrennt werden und so die einzelnen Aufspannrahmen mit den in ihnen aufgespannten Quasi-Kulturflächen separat bearbeitet werden.The Winding on frame leads to paired quasi-cultural areas. Due to the strength of the frame here is the distance between determines the paired quasi-cultural areas. The connecting threads between the individual surfaces can be severed by means of a cutting device and so the separate Aufspannrahmen with the spanned in them quasi-cultural areas separately to be edited.

Der Transport der KV aus dem Beimpfungsraum erfolgt bevorzugt durch das Spannen der KV in dem Aufspannrahmen, der in einer Ausführung dabei eine drehende Bewegung vollführt, bei welchen der Zugkraftvektor, der bei der Drehung des Rahmens entsteht, die KV durch den Beimpfungsraum und gegebenenfalls durch den Beschichtungsraum zieht.Of the Transport of the KV from the inoculation space is preferably carried out by the tensioning of the KV in the Aufspannrahmen, in one embodiment doing a rotating movement, in which the traction vector, which arises during the rotation of the frame, the KV through the inoculation space and optionally through the coating room.

Erfinderisch ist aber auch das Aufwickeln der KV auf eine Spule oder Haspel. Dabei werden möglichst wenig Berührungspunkte zwischen der Spule bzw. Haspel und den KV erzeugt, Abstandshalter eingesetzt bzw. eine inerte Schicht z. B. in Form eines Flächengebildes zwischen den Quasi-Kulturflächen angebracht, um eine partielle Zerstörung der mechanisch instabileren Nährstoffe enthaltenden Matrix zu vermeiden.inventive but is also the winding of the KV on a spool or reel. There are as few points of contact as possible generated between the coil and the KV, spacers used or an inert layer z. B. in the form of a sheet placed between the quasi-cultural areas to a partial Destruction of the mechanically unstable nutrients containing matrix to avoid.

Bei Untersuchungen zum Einfluss von Substraten, Wirkstoffen, Puffersubstanzen oder Faktoren werden diese entweder in der Nährstoffe enthaltenden Matrix deponiert oder während der Kultivierung durch Auftropfen, Versprühen oder durch direkte Zugabe zu den KV bzw. Quasi-Kulturflächen zugegeben.at Investigations on the influence of substrates, active substances, buffer substances or factors will contain these either in the nutrients Matrix deposited or during cultivation by dripping, Spraying or by direct addition to the KV or quasi-cultivated areas added.

Ein weiterer Vorteil ist eine wesentliche Erhöhung der Mikrokoloniedichte pro Volumeneinheit durch eine dreidimensionale Speicherung der KV. Gemäß der Erfindung wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, bei der mit Hilfe beweglicher Anordnungen die Quasi-Kulturflächen parallel zueinander gestapelt werden, so dass sich eine dreidimensionale Anordnung der KV in Form eines Stapels ergibt. Der Stapel stellt eine kompakte Form dar, mit der eine sehr hohe Mikrokulturdichte realisiert werden kann.One Another advantage is a substantial increase in the microcolon density per unit volume by a three-dimensional storage of KV. According to the Invention, a device is proposed in which by means of movable arrangements the quasi-cultural areas in parallel stacked to each other so that a three-dimensional Arrangement of the KV in the form of a stack results. The stack represents a compact form, with a very high microculture density can be realized.

Die dreidimensionale Anordnung kann auch durch eine direkte, ohne vorherige Formierung als Quasi-Kulturfläche erfolgte parallele oder durch eine um 90° verschobene dreidimensinale Anordnung der KV erfolgen.The Three-dimensional arrangement can also be by a direct, without prior Formation as a quasi-cultural area was done in parallel or by a three-dimensional arrangement shifted by 90 ° the KV done.

Die Mikrokulturen werden in der dreidimensionalen Anordnungsform beispielsweise inkubiert und aufbewahrt. Vorteilhaft ist, dass bei einem genügend großen Abstand der KV bzw. Quasikulturflächen voneinander, die Versorgung mit Sauerstoff als auch die Aufrechterhaltung von Temperatur und Luftfeuchtigkeit auch im Inneren des Stapels gewährleistet werden kann.The Microcultures become in the three-dimensional arrangement form, for example incubated and stored. The advantage is that at a sufficiently large Distance of KV or Quasikulturflächen each other, the Supply of oxygen as well as the maintenance of temperature and humidity also guaranteed inside the stack can be.

In einer größer dimensionierten Ausführung der Erfindung erfolgen Beimpfung als auch die Wachstums- und Produktbildungsuntersuchungen innerhalb eines Zeitraumes ständig und kontinuierlich.In a larger sized version of Invention inoculation as well as the growth and product formation studies within a period constantly and continuously.

Die beimpfte KV wird auf eine Verzögerungstrommel bzw. Verzögerungshaspel mit einer Vielzahl von Verzögerungswickelungen aufgespult und das andere Ende gleichzeitig wieder abgespult, dann einem Detektorraum zugeführt, detektiert und gegebenenfalls anschließend der Doppelfaden in zwei Einzelfaden aufgetrennt und unterschiedlich genutzt. Es können auch zwei oder mehrere Fäden über Sollbruchstellen miteinander verbunden vorliegen, die durch mechanische Kräfte oder chemische Behandlungen voneinander getrennt werden.The Inoculated KV is placed on a deceleration drum or deceleration reel coiled with a plurality of delay windings and the other end unwound at the same time, then a detector room supplied, detected and optionally subsequently the double thread separated into two monofilaments and different used. It can also have two or more threads over Predetermined breaking points are interconnected by mechanical Forces or chemical treatments are separated become.

Potentielle Anwendungsgebiete der Erfindung sind das Hochdurchsatzscreening nach neuen Mikroorganismen sowie Untersuchungen zum Einfluss von Substraten, Wirkstoffen oder Faktoren, die durch Mikroorganismen gebildet werden oder der analytische Nachweis von physiologisch aktiven Substanzen mit Mikroorganismen als Testkeim.potential Areas of application of the invention are the high-throughput screening for new microorganisms and studies on the influence of Substrates, agents or factors caused by microorganisms be formed or the analytical proof of physiological active substances with microorganisms as test germ.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen und des Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:The Invention will be described below with reference to the drawings and the embodiment explained in more detail. Show it:

1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen eindimensionalen Kultivierungseinrichtung in einer Seitenansicht (zeitlicher Ablauf der Herstellung und Nutzung), 1 a schematic representation of a first embodiment of the one-dimensional cultivation device according to the invention in a side view (time sequence of production and use),

2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Seitenansicht, 2 a schematic representation of a second embodiment of the device according to the invention in a side view,

3 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Seitenansicht; 3 a schematic representation of a third embodiment of the device according to the invention in a side view;

4 eine schematische Darstellung des Ablaufs einer erfindungsgemäßen Verfahrensvariante unter Verwendung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Seitenansicht; 4 a schematic representation of the flow of a variant of the method according to the invention using an embodiment of the device according to the invention in a side view;

5 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem aus mehreren Quasi-Kulturflächen zusammengesetzten Stapel, der sich in einem Detektionsraum befindet, in einer Seitenansicht, 5 1 is a schematic representation of an embodiment of the device according to the invention with a stack composed of several quasi-culture surfaces, which is located in a detection space, in a side view;

6 eine schematische Darstellung der Beimpfung eines von einer Spule 9 abgewickelten Mehrfachfadens in Form eines Doppelfadens in einer Seitenansicht und 6 a schematic representation of the inoculation of one of a coil 9 unwound multipath in the form of a double thread in a side view and

7 eine schematische Darstellung eines mit Mikrokulturen bewachsenen, als Doppelfaden ausgebildeten losen Mehrfachfadens in einem Querschnitt. 7 a schematic representation of a covered with microcultures, designed as a double thread loose multiple thread in a cross section.

Die 1 zeigt in Seitenansicht schematisch den zeitlichen Ablauf der Herstellung und Nutzung eines speziellen Typs der erfindungsgemäßen eindimensionalen Kultivierungseinrichtung 1 (KV). Rechts in der 1 ist die Herstellung einer eindimensionalen Kultivierungseinrichtung 1 (KV) nach einem Stranggussverfahren mittels einer Spinndüse 2, die in ihrem äußeren Hohlraum 3 das Material für den schlauchförmigen zugstabilen Mantel 7 der KV 1 und in einer innen liegenden Düse das Matrixmaterial 4, aus dem die Nährstoffe enthaltenden Matrix 8 entsteht, zusammen mit den zur Beimpfung dienenden vereinzelten Mikroorganismen 6 enthält, dargestellt.The 1 shows a side view schematically the timing of the production and use of a special type of the one-dimensional cultivation device according to the invention 1 (KV). Right in the 1 is the production of a one-dimensional culture device 1 (KV) after a continuous casting process by means of a spinneret 2 in their outer cavity 3 the material for the tubular tensile-stable jacket 7 the KV 1 and in an internal nozzle, the matrix material 4 , from the nutrient-containing matrix 8th formed, together with the isolated microorganisms used for inoculation 6 contains, shown.

Beim Spinnen des Fadens wird gleichzeitig das Innere mit dem Material der hydrokolloiden Matrix 7, welches außerdem Mikroorganismen als Beimpfungsmaterial enthält, gefüllt.When spinning the thread simultaneously becomes the interior with the material of the hydrocolloid matrix 7 which also contains microorganisms as a seed material.

Nach dem Härten der zugstabilen Matrix, bevorzugt durch Behandlung in einem Fällungsbad 5 oder andere chemische oder physikalische Prozesse entsteht der auf der linken Seite dargestellte Abschnitt der funktionsfähigen KV 1. In ihrem Inneren enthält sie die meist flüssige oder halbfeste Kultivierungsmatrix 8 mit den gewachsenen Kolonien 6. Die Kultivierungsmatrix ist von dem in der Regel sauerstoffdurchlässigen Mantel umgeben, der in diesem Beispiel gleichzeitig das zugstabile Element 7 darstellt.After curing the tensile stable matrix, preferably by treatment in a precipitation bath 5 or other chemical or physical processes, the section of the functional KV shown on the left is formed 1 , Inside, it contains the most liquid or semi-solid cultivation matrix 8th with the grown colonies 6 , The cultivation matrix is surrounded by the usually oxygen-permeable jacket, which in this example is at the same time the tensile element 7 represents.

Ausgewählte Mikrokulturen können bei dieser Art der Ausführung durch Ausschneiden des die ausgewählte Mikrokultur enthaltenden Abschnitts gewonnen und anschließend zur Beimpfung von nachfolgenden Kulturen eingesetzt werden.Selected Microcultures can be used in this type of execution by cutting out the selected microculture containing Section and subsequently for inoculation of subsequent cultures are used.

Die 2 zeigt in Seitenansicht einen weiteren speziellen Typ der eindimensionalen KV 1, die aus einem innen liegenden zugstabilen Element 7 und einer als Beschichtung ausgeführten, Nährstoffe enthaltenden Matrix 8 besteht und mit mikrobiellen Kolonien 6 bewachsen ist.The 2 shows in side view another special type of one-dimensional KV 1 consisting of an internal tensile stable element 7 and a matrix containing nutrients as a coating 8th exists and with microbial colonies 6 is overgrown.

Die 3 zeigt in Seitenansicht einen mit Kolonien 6 bewachsenen anderen speziellen Typ der eindimensionalen Kultivierungseinrichtung KV 1, bei dem die Nährstoffe enthaltende Matrix 8 von einem außen liegenden zugstabilen Element 7 in Form eines textilen Geflechts umschlossen wird.The 3 shows in side view one with colonies 6 overgrown other special type of one-dimensional cultivation facility KV 1 in which the nutrient-containing matrix 8th from an external tensile stable element 7 is enclosed in the form of a textile braid.

Die 4 zeigt schematisch den Ablauf einer erfindungsgemäßen Verfahrensvariante unter Verwendung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Seitenansicht, bei der von einer Spule zugstabile Elemente 7 in Form eines Faden abgespult werden und die Beschichtung im Imprägnierungsraum 10 mit dem Matrixmaterial 4 erfolgt.The 4 schematically shows the sequence of a variant of the method according to the invention using an embodiment of the device according to the invention in side view, in the zugstabile of a coil elements 7 be unwound in the form of a thread and the coating in the impregnation room 10 with the matrix material 4 he follows.

Mittels Andruck- bzw. Umlenkrollen 11 wird hierbei der Faden in das verflüssigte Matrixmaterial 4 gedrückt.By means of pressure or deflection rollers 11 In this case, the thread is in the liquefied matrix material 4 pressed.

Die nach Verfestigung des Matrixmaterials gebildete eindimensionale Kultivierungsvorrichtung KV 1 wird anschließend in einem Beimpfungsraum 12 durch die Rollen 11 in das Beimpfungsmaterial gedrückt. Die KV 1 wird anschließend durch Zugkräfte 14 in einen Inkubationsraum 13 transportiert, in dem sie für die Dauer der Kultivierungszeit in Form eines Stapels 15 verbleibt.The one-dimensional culture device KV formed after solidification of the matrix material 1 is then in a vaccination room 12 through the roles 11 pressed into the inoculum. The KV 1 is then by tensile forces 14 in an incubation room 13 transports them in the form of a stack for the duration of the cultivation period 15 remains.

Die 5 zeigt schematisch einen aus mehreren Quasi-Kulturflächen 17 zusammengesetzten Stapel 15, der sich in einem Detektionsraum 16 befindet.The 5 schematically shows one of several quasi-cultivated areas 17 composite pile 15 who is in a detection room 16 located.

Jede Quasi-Kulturfläche besteht aus einem Rahmen 18, auf dem die KV 1 parallel nebeneinander aufgespannt sind.Each quasi-cultural area consists of a frame 18 on which the KV 1 are clamped parallel to each other.

Die Detektion der auf den KV 1 gewachsenen Kulturen bzw. Kolonien 6 erfolgt beispielsweise berührungslos über ein an sich bekanntes optisches Detektorsystem, bestehend aus einer Lichtquelle 19, die mit einem Lichtstrahl 20 die KV 1 bzw. die auf ihnen befindlichen Mikrokulturen abgetastet und mit einem Fluoreszenzempfänger 21 mit einem angeschlossenen Rechner 22 die Fluoreszenzsignale auswertet.The detection of the KV 1 grown cultures or colonies 6 takes place, for example, contactless via a known per se optical detector system consisting of a light source 19 that with a ray of light 20 the KV 1 or the microcultures on them and scanned with a fluorescence receiver 21 with a connected computer 22 evaluates the fluorescence signals.

Die 6 zeigt in Seitenansicht die Beimpfung eines von einer Spule 9 abgewickelten Mehrfachfadens in Form eines Doppelfadens 23 bzw. einer doppelten KV 1, der in einem Beimpfungsraum 12 beimpft, auf einer Verzögerungstrommel 24 mit einer Vielzahl von Wicklungen aufgespult und das andere Ende gleichzeitig wieder abgespult, einem Detektorraum 16 zugeführt, detektiert und anschließend der Mehrfachfaden 23 in zwei Einzelfäden abgetrennt wird. Die in der Abbildung unten noch einmal in der Aufsicht 25 dargestellte Verzögerungstrommel zeigt das Wickelungsschema des Doppelfadens.The 6 shows in side view the inoculation of one of a coil 9 unwound multiple thread in the form of a double thread 23 or a double KV 1 in an inoculation room 12 inoculated, on a deceleration drum 24 wound with a plurality of windings and the other end unwound at the same time, a detector space 16 fed, detected and then the multiple thread 23 is separated into two individual threads. The in the picture below again in the supervision 25 shown delay drum shows the winding pattern of the double thread.

Die 7 zeigt im Querschnitt einen mit Mikrokulturen 6 bewachsenen, als Doppelfaden ausgebildeten losen Mehrfachfaden 26, bei der sich die Wachstumsmatritzen der beiden Fäden in engen Kontakt befinden und weiterhin gekoppelten Mehrfachfaden 27, bei dem die zugfesten Elemente zweier parallel angeordneter Fäden untereinander durch eine Sollbruchstelle 28 verbunden sind. Die KV bestehen auch hier aus einem zugstabilen Element 7 und einer Nährstoffe enthaltenden Matrix 8.The 7 shows in cross-section one with microcultures 6 overgrown, designed as a double thread loose multiple thread 26 in which the growth matrices of the two threads are in close contact and further coupled multiple thread 27 in which the tensile elements of two parallel threads with each other by a predetermined breaking point 28 are connected. The KV consist here of a tensile stable element 7 and a nutrient-containing matrix 8th ,

In einer nicht durch Abbildungen dargestellten Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden eine, zwei oder eine Mehrzahl von sich in longitudinaler Richtung bewegende Kultivierungseinrichtungen (KV) kontinuierlich beimpft, kultiviert und detektiert. Durch Trennung der sich in einer Ausführung der Erfindung während der Inkubation in engem Kontakt befindlichen eindimensionalen Kultivierungseinrichtungen (Mehrfachfäden) ist es möglich, die Mikrokultursequenz identisch zu replizieren. In einer anderen Ausführung wird eine auf einem Rahmen angeordnete Vielzahl parallel angeordneter eindimensionaler Kultivierungseinrichtungen, die eine Quasi-Kulturfläche bilden, in einer kompakten, zwei- oder nach Stapelbildung auch dreidimensionalen Anordnung inkubiert, dann flächenweise oder in Fadenform detektiert und anschließend in kompakter Form zugriffsbereit aufbewahrt.In an embodiment not represented by illustrations the device according to the invention become a, two or a plurality of moving in the longitudinal direction Cultivators (KV) continuously inoculated, cultured and detected. By separating yourself in one execution of the invention in close contact during incubation one-dimensional cultivation devices (multiple threads) it is possible to replicate the microculture sequence identically. In another embodiment, one arranged on a frame Plurality of one-dimensional cultivators arranged in parallel, which form a quasi-cultural area, in a compact, two- or after stacking also three-dimensional arrangement incubated, then detected area by area or in thread form and then stored in compact form ready for access.

Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Kultivierung großer Zahlen von Mikroorganismen, bevorzugt in Form von Klonen, zur Charakterisierung und Typisierung ihrer Wachstums- und Stoffwechseleigenschaften sowie der Entwicklung morphologischer Merkmale im Zusammenhang mit chemischen Einflussgrößen und Kultivierungsparametern. Außerdem ist sie anwendbar für das Hochdurchsatzscreening nach neuen Mikroorganismen mit besonderen metabolischen Leistungen und Produktbildungen.One preferred field of application of the invention is the cultivation large numbers of microorganisms, preferably in the form of Cloning, characterizing and typing their growth and metabolic properties as well as the development of morphological features related to chemical Influencing factors and cultivation parameters. Furthermore it is applicable for high throughput screening for new Microorganisms with special metabolic benefits and product formations.

Alle in der Beschreibung und den nachfolgenden Ansprüchen dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.All in the description and the claims which follow Features can be used individually or in any combination with each other be essential to the invention.

11
Kultivierungsvorrichtung (KV)Culture device (KV)
22
Spinndüsespinneret
33
äußerer Hohlraumouter cavity
44
Matrixmaterialmatrix material
55
Fällungsbadprecipitation
66
Kulturen, Koloniencultures colonies
77
zugstabiles Elementzugstabiles element
88th
hydrokolloide Nährstoffe enthaltende Matrixhydrocolloid Nutrient-containing matrix
99
SpuleKitchen sink
1010
Imprägnierungsraumimpregnation chamber
1111
Umlenk- bzw. AndruckrollenDeflection or pressure rollers
1212
BeimpfungsraumBeimpfungsraum
1313
Inkubationsraumincubation
1414
Zugkräfte bzw. Bewegungsrichtungtensile forces or direction of movement
1515
Stapelstack
1616
Detektionsraumdetection space
1717
Quasi-KulturflächeQuasi-growing areas
1818
Aufspannrahmenmounting frame
1919
Lichtquellelight source
2020
Lichtstrahlbeam of light
2121
Fluoreszenzempfängerfluorescence receiver
2222
Rechnercomputer
2323
Doppelfadendouble thread
2424
Verzögerungstrommel, SeitenansichtDeceleration drum, sideview
2525
Verzögerungstrommel, AufsichtDeceleration drum, At sight
2626
loser Mehrfachfadenloose Multiple yarn
2727
gekoppelter Mehrfachfadencoupled Multiple yarn
2828
SollbruchzoneBreaking zone
2929
AufbewahrungsraumStorage space

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (35)

Vorrichtung zur emersen Mikrokultivierung von Mikroorganismen oder Zellen umfassend ein zugstabiles eindimensionales Element (7) und eine, Nährstoffe für das Wachstum der Mikroorganismen oder Zellen enthaltende hydrokolloide Matrix (8), wobei die Matrix (8) von dem Element (7) gehaltert wird, in dem die Matrix (8) das Element (7) zumindest teilweise umgibt oder das Element (7) die Matrix (8) ummantelt oder die Matrix (8) des Elemente (7) ist, und das Verhältnis der Länge zum mittleren Durchmesser der Kultivierungsvorrichtung (KV, 1) größer als 500 ist.Device for the microbial fermentation of microorganisms or cells comprising a tensile stable one-dimensional element ( 7 ) and a hydrocolloid matrix containing nutrients for the growth of microorganisms or cells ( 8th ), where the matrix ( 8th ) of the element ( 7 ), in which the matrix ( 8th ) the element ( 7 ) at least partially surrounds or the element ( 7 ) the matrix ( 8th ) or the matrix ( 8th ) of the element ( 7 ), and the ratio of the length to the mean diameter of the culture device (KV, 1 ) is greater than 500. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrix (8) in Form diskontinuierlich verteilter Zonen oder Flecken oder Tropfen oder Anhäufungen, gegebenenfalls in beimpfter Form, mit regelmäßiger oder unregelmäßiger Verteilung auf der KV (1) vorhanden ist.Device according to claim 1, characterized in that the matrix ( 8th ) in the form of discontinuously distributed zones or spots or droplets or aggregates, possibly in a seeded form, with regular or irregular distribution on the CV ( 1 ) is available. Vorrichtungen gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nährstoffe enthaltende Matrix wasserbindende polysaccharidische Verbindungen wie Agar, Pektin, Chitosan, Alginsäure, Hyaluronsäure, Xanthan, Carrageenan, Zellulose, Bakterienzellulose oder deren Derivate oder Salze oder Polyelektrolytkomplexe oder anorganische Materialien wie Silicagel oder Tonerden oder Siliciumpolymere enthält.Devices according to claim 1 or 2, characterized in that the nutrients containing Matrix water-binding polysaccharide compounds such as agar, Pectin, chitosan, alginic acid, hyaluronic acid, xanthan gum, Carrageenan, cellulose, bacterial cellulose or derivatives thereof or Salts or polyelectrolyte complexes or inorganic materials such as silica gel or clays or silicon polymers. Vorrichtungen gemäß Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (7) und die Matrix (8) von einem Inkubationsraum (13) umgeben sind.Devices according to claim 1 or 3, characterized in that the element ( 7 ) and the matrix ( 8th ) from an incubation room ( 13 ) are surrounded. Vorrichtungen gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Inkubationsraum (13) mit einem Detektionsraum (16) verbunden ist.Devices according to claim 4, characterized in that the incubation room ( 13 ) with a detection space ( 16 ) connected is. Vorrichtungen gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektionsraum (16) mit einem Aufbewahrungsraum (29) verbunden ist, wobei sich der Detektionsraum (16) zwischen dem Inkubationsraum (13) und dem Aufbewahrungsraum (29) befindet.Devices according to claim 5, characterized in that the detection space ( 16 ) with a storage room ( 29 ), wherein the detection space ( 16 ) between the incubation room ( 13 ) and the storage room ( 29 ) is located. Vorrichtung gemäß einem oder mehrerer der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Inkubationsraum (13) eine hohe Luftfeuchtigkeit einstellbar ist.Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that in the incubation room ( 13 ) a high humidity is adjustable. Vorrichtung gemäß einem oder mehrerer der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Inkubationsraum (13) eine Temperatur von 10°C bis 80°C einstellbar ist.Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that in the incubation room ( 13 ) a temperature of 10 ° C to 80 ° C is adjustable. Vorrichtung gemäß einem oder mehrerer der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehrere KV (1) durch eine in Längsrichtung verlaufende Sollbruchzone, die durch mechanische oder chemische/biochemische Einwirkung getrennt werden kann, als gekoppelte Mehrfachfäden (27) miteinander verbunden sind.Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that two or more KV ( 1 ) by a longitudinal predetermined breaking zone, which can be separated by mechanical or chemical / biochemical action, as coupled multiple threads ( 27 ) are interconnected. Vorrichtung gemäß einem oder mehrerer der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (7) aus Biopolymeren in Form von Keratin, Wolle oder Seide, aus Polyaminosäuren, aus Polysacchariden, in Form Carrageenan, Chitosan/Chitin, Alginaten, Zellulose, aus Viskose oder aus Baumwolle oder deren Derivaten, aus Salzen oder aus Polyelektrolytkomplexen, aus Biokunststoffe in Form Polylactat oder Polyalkanoate, aus synthetischen Polymeren in Form von Polyethylen, Polypropylen, Polyacrylamid, Polystyrol, Polyester, Polyvinylalkohol oder Polyamid oder aus Metall- bzw. Glas- bzw Kohlenstofffasern besteht.Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the element ( 7 ) from biopolymers in the form of keratin, wool or silk, from polyamino acids, from polysaccharides, in the form of carrageenan, chitosan / chitin, alginates, cellulose, from viscose or from cotton or derivatives thereof, from salts or from polyelectrolyte complexes, from bioplastics in the form polylactate or polyalkanoates, of synthetic polymers in the form of polyethylene, polypropylene, polyacrylamide, polystyrene, polyester, polyvinyl alcohol or polyamide, or of metal or glass or carbon fibers. Vorrichtung gemäß einem oder mehrerer der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (7) aus textiltechnischen Fasern oder Filamenten in Form von Stricken, Gestricken, Gewirken oder Geflechten oder schlauchförmige Gewebe, besteht.Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the element ( 7 ) consists of textile fibers or filaments in the form of knitting, knitted, knitted or braided or tubular fabric. Vorrichtung gemäß einem oder mehrerer der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (7) aus textilen Garnen oder Nähseide besteht.Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the element ( 7 ) consists of textile yarns or sewing silk. Vorrichtung gemäß einem oder mehrerer der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (7) aus Biokunstoffen in Form von Polyalkanoaten, Polymilchsäure, aus semisynthestischen oder aus synthestischen Kunststoffen in Form von Polyamid, Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol oder Polyvinylchlorid besteht.Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the element ( 7 ) consists of biocomposites in the form of polyalkanoates, polylactic acid, semisynthetic or synthetic plastics in the form of polyamide, polyethylene, polypropylene, polystyrene or polyvinyl chloride. Vorrichtung gemäß einem oder mehrerer der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die KV (1) ein flachovales bis kreisförmiges Profil mit einem Höhe/Breite Verhältnis von 0,1 bis 1,0 aufweist.Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the KV ( 1 ) has a flat oval to circular profile with a height / width ratio of 0.1 to 1.0. Vorrichtung gemäß einem oder mehrerer der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die KV (1) in longitudinaler Richtung verlaufende Längsrillen bzw. ein sternförmiges Profil aufweist.Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the KV ( 1 ) in the longitudinal direction extending longitudinal grooves or a star-shaped profile. Vorrichtungen gemäß einem oder mehrerer der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (7) oder das Element (7) mit Matrix (8) auf eine Spule (9) aufwickelbar ist.Devices according to one or more of the preceding claims, characterized in that the element ( 7 ) or the element ( 7 ) with matrix ( 8th ) on a spool ( 9 ) can be wound up. Verfahren zur Mikrokultivierung von Mikroorganismen oder Zellen bei dem eine Vorrichtung gemäß einem oder mehrer der voran stehenden Ansprüche verwendet wird.A method of microculturing microorganisms or cells comprising a device according to one or more of the preceding claims claims is used. Verfahren gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die auf die Matrix (8) aufzubringenden Zellen der Mikroorganismen in einem Beimpfungsraum (12) auf die Oberfläche oder in das Innere der Matrix (8) mit einer Impfflüssigkeit übertragen, die Matrix (8) in den Inkubationsraum (13) transportiert und nach einer Kultivierungszeit die Mikrokulturen zu dem Detektionsraum (16) transportiert werden, in dem über Detektionsvorrichtungen (19, 20, 21, 22) das Mikrokoloniewachstum und die lineare Mikrokultursequenz analysiert und Metabolite der Mikrokulturen in einer die einzelnen Mikrokulturen adressierbaren Weise detektiert werden und die Matrix (8) anschließend in einen Aufbewahrungsraum (29) transportiert werden, in dem für das Überleben der zu lagernden Mikroorganismen geeignete Temperaturen vorliegen, so dass auf die einzelnen Mikrokulturen gezielt zugegriffen werden kann.A method according to claim 17, characterized in that on the matrix ( 8th ) to be applied to cells of the microorganisms in an inoculation space ( 12 ) on the surface or in the interior of the matrix ( 8th ) with a seeding fluid, the matrix ( 8th ) into the incubation room ( 13 ) and after a cultivation time the microcultures to the detection space ( 16 ), in which by means of detection devices ( 19 . 20 . 21 . 22 ) the microcolonia growth and the linear microculture sequence are analyzed and metabolites of the microcultures are detected in a manner which can be addressed by the individual microcultures and the matrix ( 8th ) then into a storage room ( 29 ), in which suitable temperatures for the survival of the microorganisms to be stored are present, so that the individual microcultures can be specifically accessed. Verfahren gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass im Inkubationsraum (13) eine hohe Luftfeuchtigkeit, zwischen 90% und 100% relative Luftfeuchtigkeit, vorliegt, bzw. durch Besprühen mit feindispersem Wassernebel eine zusätzliche Befeuchtung der Nährstoffe enthaltenden Matrix (8) erfolgt und die Temperatur zwischen 10°C und 80°C liegt.Process according to claim 18, characterized in that in the incubation room ( 13 ), a high humidity, between 90% and 100% relative humidity, is present, or by spraying with finely dispersed water mist additional humidification of nutrients containing matrix ( 8th ) and the temperature is between 10 ° C and 80 ° C. Verfahren gemäß einem oder mehrerer der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den Mikrokulturen Substrate, Wirkstoffe, Faktoren, unter anderem durch Aufsprühen, zugeführt und deren Anwesenheit und Konzentrationen analytisch über Veränderungen im Wachstumsverhalten der Mikrokulturen bestimmt werden.Method according to one or more of the preceding claims, characterized that the microcultures substrates, agents, factors, among others by spraying, fed and their presence and concentrations analytically about changes in the growth behavior of the microcultures. Verfahren gemäß einem oder mehrerer der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Verlauf einer Replizierung eine oder mehrere sich in Längsrichtung eng berührende KV (1) als lose Mehrfachfäden (26) gemeinsam inkubiert werden und dass später eine oder mehrere davon abgetrennt und in einem Aufbewahrungsraum (29) als identische Replikate der Mikrokoloniesequenz aufbewahrt bzw. genutzt werden.Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that in the course of a replication one or more longitudinally closely contacting KV ( 1 ) as loose multiple threads ( 26 ) are incubated together and that later one or more of them are separated and stored in a storage room ( 29 ) are kept as identical replicates of Mikrokoloniesequenz or used. Verfahren gemäß einem oder mehrerer der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die KV (1) vor dem Durchlaufen des Beimpfungsraumes kontinuierlich in einem Imprägnierungsraum (10) mit der Nährstoffe enthaltenden Matrix (8) präpariert wird.Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the KV ( 1 ) continuously before passing through the inoculation space in an impregnation space ( 10 ) with the nutrient-containing matrix ( 8th ) is prepared. Verfahren gemäß einem oder mehrerer der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beimpfung der KV (1), darunter auch sich berührender KV (1) für das Replizieren, Kontakt mit einer Mikroorganismen enthaltenden Beimpfungsflüssigkeit, oder durch Auftragen der Beimpfungsflüssigkeit mit einem Pipettierer erfolgt.Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the inoculation of the KV ( 1 ), including touching KV ( 1 ) for replicating, contact with a microorganism-containing seeding liquid, or by applying the seeding liquid with a pipettor. Verfahren gemäß einem oder mehrerer der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Kontakt der Oberfläche der KV (1) und der Beimpfungsflüssigkeit pro mm Länge der KV (1) durchschnittlich nicht mehr als eine lebende Mikrooorganismenzelle übertragen wird bzw. dass sich in der pro mm Länge übertragenen Flüssigkeitsmenge der Beimpfungsflüssigkeit durchschnittlich nicht mehr als eine Zelle befindet.Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that upon contact of the surface of the KV ( 1 ) and the inoculation fluid per mm of KV ( 1 ) is transferred on average no more than one living microorganism cell or that in the per mm of liquid transferred amount of the inoculation liquid is on average not more than one cell. Verfahren gemäß einem oder mehrerer der voran stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Transport der KV (1) bei der Beimpfung in longitudinaler Richtung (14) erfolgt.Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the transport of the KV ( 1 ) when inoculated in the longitudinal direction ( 14 ) he follows. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 15 bei dem das Element (7) durch Pressen über den äußeren Hohlraum einer ringförmigen Düse in Form eines Schlauches hergestellt und dieser gleichzeitig über eine innerhalb der ringförmigen Düse angeordnete zweite Düse mit einem Nährstoffe und Mikroorganismen zur Beimpfung enthaltenden Matrix (8) enthält, gefüllt wird.Method for producing a device according to one or more of Claims 1 to 15, in which the element ( 7 ) is made by pressing over the outer cavity of an annular nozzle in the form of a tube and this at the same time via a second nozzle disposed within the annular nozzle with a matrix containing nutrients and microorganisms for inoculation ( 8th ) is filled. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 15 gemäß Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das mit der Matrix (8) ummantelte Element (7) chemisch oder physikalisch gehärtet wird.Method for producing a device according to one or more of claims 1 to 15 according to claim 22, characterized in that the matrix ( 8th ) sheathed element ( 7 ) is cured chemically or physically. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 15 gemäß Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensschritte Beimpfen, Inkubieren und Detektieren kontinuierlich an longitudinal bewegten KV (1) erfolgen.Method for producing a device according to one or more of Claims 1 to 15 according to Claim 22, characterized in that the method steps of inoculation, incubation and detection are carried out continuously on longitudinally moved KV ( 1 ) respectively. Verwendung einer Vorrichtung gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von KV (1) parallel angeordnet, in einem Aufspannrahmen zu einer Quasi-Kulturfläche (17) aufgespannt ist, in dem die KV (1) am Aufspannrahmen (18) befestigt sind und mit diesem gemeinsam transportiert, inkubiert, detektiert und/oder aufbewahrt werden.Use of a device according to one or more of claims 1 to 16, characterized in that a plurality of KV ( 1 ) arranged in parallel, in a Aufspannrahmen to a quasi-cultural area ( 17 ), in which the KV ( 1 ) on the Aufspannrahmen ( 18 ) are fixed and transported together with this, incubated, detected and / or stored. Verwendung gemäß einem oder mehrerer der voran stehenden Ansprüche, dadurch, gekennzeichnet, dass der Transport der KV (1) bei der Beimpfung in longitudinaler Richtung (14) erfolgt.Use according to one or more of the preceding claims, characterized in that the transport of the KV ( 1 ) when inoculated in the longitudinal direction ( 14 ) he follows. Verwendung gemäß einem oder mehrerer der voran stehenden Ansprüche, dadurch, gekennzeichnet, dass das zugstabile Element der KV (1) oder die komplette KV (1) auf eine Spule (9) aufgewickelt ist, von der sie durch Zugkräfte (14) abgespult wird.Use according to one or more of the preceding claims, characterized in that the tension-stable element of the KV ( 1 ) or the complete KV ( 1 ) on a spool ( 9 ), from which they are subject to tensile forces ( 14 ) unpacked becomes. Verwendung gemäß einem oder mehrerer der voran stehenden Ansprüche, dadurch, gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl parallel angeordneter KV (1), gegebenenfalls auch gekoppelte Mehrfachfäden (27) oder loser Mehrfachfäden (26), in einem Aufspannrahmen zu einer Quasi-Kulturfläche (17) aufgespannt, am Aufspannrahmen (18) befestigt und mit dem Aufspannrahmen (18) gemeinsam transportiert, inkubiert, detektiert und/oder aufbewahrt werden.Use according to one or more of the preceding claims, characterized in that a plurality of KVs arranged in parallel ( 1 ), optionally also coupled multiple threads ( 27 ) or loose multiple threads ( 26 ), in a framework to a quasi-cultural area ( 17 ) clamped on the Aufspannrahmen ( 18 ) and with the Aufspannrahmen ( 18 ) are transported, incubated, detected and / or stored together. Verwendung gemäß einem oder mehrerer der voran stehenden Ansprüche, dadurch, gekennzeichnet, dass die KV (1) im Inkubationsraum (13) und im Aufbewahrungsraum (29) auf Spulen (9) oder Haspeln aufgespult oder mit Hilfe des Aufspannrahmens (18) in gespannter Form waagerecht oder senkrecht als Stapel (15) angeordnet werden.Use according to one or more of the preceding claims, characterized in that the KV ( 1 ) in the incubation room ( 13 ) and in the storage room ( 29 ) on coils ( 9 ) or reels or by means of the Aufspannrahmens ( 18 ) in tensioned form horizontally or vertically as a stack ( 15 ) to be ordered. Verwendung gemäß einem oder mehrerer der voran stehenden Ansprüche, dadurch, gekennzeichnet, dass bei der Inkubation und/oder beim Aufbewahren ein direkter Kontakt benachbarter KV (1) und benachbarter Quasi-Kultur-flächen (17) durch Zwischenräume verhindert bzw. eine berührungslose Anordnung gegebenenfalls durch Abstandshalter gewährleistet wird.Use according to one or more of the preceding claims, characterized in that during the incubation and / or storage a direct contact of adjacent KV ( 1 ) and adjacent quasi-cultural areas ( 17 ) is prevented by gaps or a non-contact arrangement is optionally ensured by spacers. Verwendung gemäß einem oder mehrerer der voran stehenden Ansprüche, dadurch, gekennzeichnet, dass die Verfahrensschritte Beimpfen, Inkubieren und Detektieren kontinuierlich an longitudinal bewegten KV (1) erfolgt.Use according to one or more of the preceding claims, characterized in that the process steps inoculation, incubation and detection are carried out continuously on longitudinally moved KV ( 1 ) he follows.
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