DE102012013587A1 - Bioreaktor - Google Patents

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DE102012013587A1
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Uwe Meier
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Abstract

Ein Bioreaktor mit einem Disposable Bag, der einen von einer Wandung (1) begrenzten Reaktorraum (2) aufweist, ist als Photo-Bioreaktor ausgelegt, bei dem in unmittelbarer Nachbarschaft der Wandung (1) des Disposable Bags Lichtquellen (LED-Streifen 6) angeordnet sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Bioreaktor mit einem Disposable Bag, der insbesondere für einen Einmalgebrauch ausgelegt sein kann und der einen von einer Wandung begrenzten Reaktorraum aufweist.
  • Bioreaktoren oder Fermenter sind in vielfältigen Ausführungsformen bekannt und bewährt. Seit Ende der 1990er Jahre ersetzen zunehmend Bioreaktoren mit kommerziell gefertigten Disposable Bags die traditionellen Bioreaktoren mit Reaktorgefäßen aus Glas oder Edelstahl, in denen die Kultivierung von Zellkulturen oder auch Mikroorganismen erfolgt.
  • Die Verwendung von Disposable Bags bei Bioreaktoren weist eine Vielzahl von Vorteilen auf wie geringe Kosten durch einen geringeren Energie- und Wasserverbrauch, der ansonsten für die Reinigung des Reaktorgefäßes eines Bioreaktors und der Bioreaktoranlage benötigt würde, eine höhere Flexibilität im Gegensatz zu einer fest verrohrten Bioreaktoranlage und eine nicht erforderliche Sterilisation, da Disposable Bags steril geliefert werden. Insbesondere ist dadurch auch eine Kreuzkontamination ausgeschlossen. Daneben können Bioreaktoren mit Disposable Bags sehr flexibel und kostengünstig auch bei der Produktion kleinerer Chargen eingesetzt werden.
  • Bei Bioreaktoren der in Rede stehenden Art werden die herkömmlichen Reaktorgefäße durch einen Disposable Bag ersetzt, dessen Wandung einen Reaktorraum begrenzt, in dem die Kultivierung der Organismen stattfindet. Der Disposable Bag ist meist flexibel ausgeführt, z. B. aus flexiblem Kunststoff bestehend.
  • Insbesondere derartige flexible Disposable Bags werden bei einer Benutzung meist in angepasste Reaktorbehältnisse eingelegt, welche die Disposable Bags aufnehmen und ggf. in Form halten. Häufig überträgt das Reaktorbehältnis eine Bewegung auf den Disposable Bag, z. B. eine Wippbewegung. Hierzu ist das den Disposable Bag aufnehmende Reaktorbehältnis auf eine Wippe aufgesetzt. Bei einer Bewegung der Wippe führt der Disposable Bag diese mit aus, wodurch die Kulturflüssigkeit in dem Reaktorraum in dem Disposable Bag bewegt wird und somit für eine Durchmischung sorgt, eine Sedimentation der Zellen verhindert und zu einer Gasversorgung beiträgt.
  • Auch können Disposable Bags der in Rede stehenden Bioreaktoren beutelartig aus Verbundfolien hergestellt sein. Diese Beutel können alternativ auch Rührvorrichtungen für eine Durchmischung eines Kulturmediums aufweisen.
  • Eine besondere Bauart eines Bioreaktors ist der Photo-Bioreaktor. In Photo-Bioreaktoren werden phototrophe, für eine Kultur einen Lichteintrag benötigende, ein- oder wenigzellige Organismen wie Algen, Cyanobakterien, Moose oder andere pflanzliche Zellkulturen unter Lichteintrag kultiviert.
  • Ein bedeutendes Anwendungsgebiet der Kultivierung von phototrophen Organismen ist die Züchtung von Algen oder Mikroalgen. Neben der traditionellen Züchtung von Algen in flachen, sonnenbeschienenen Behältnissen wird zunehmend die Kultivierung von Algen in Bioreaktoren beschrieben. Eine Ursache für diese Entwicklung ist der Einsatz von Algen für die Herstellung von hochpreisigen Produkten. Dabei ergeben sich jedoch weitaus komplexere Anforderungen an die Züchtungsbedingungen bzw. an die Prozessführung. Dies kann nur in speziell konstruierten Photo-Bioreaktoren realisiert werden. Die wirtschaftliche Realisierbarkeit der sich daraus ergebenen höheren Anschaffungs- und Produktionskosten von Photo-Bioreaktoren im Vergleich zu den kostengünstigen traditionellen Züchtungsbehältnissen ergibt sich aus dem erzielbaren hohen Preisniveau der Produkte.
  • Derartige hochpreisige Produkte sind z. B. Farbstoffe in der Kosmetikindustrie oder mehrfach ungesättigte Fettsäuren wie die natürliche Omega-3-Fettsäure oder die Eicosapentaensäure (EPA) in der Nahrungsergänzungsmittelindustrie. In der Entwicklung der pharmazeutischen Industrie befinden sich Proteine für therapeutische und diagnostische Pharmazeutika.
  • Die Kultivierung von phototrophen Organismen wie Algen und Mikroalgen in Photo-Bioreaktoren erfordert im Gegensatz zur Züchtung von Bakterien, Hefen oder tierischen Zellkulturen in den Bioreaktoren zusätzlich zur Gasver- und Gasentsorgung den Eintrag von Lichtenergie. Aufgrund der geringen Eindringtiefe der Lichtstrahlung ist ein möglichst gezielter Lichteintrag erforderlich, bei dem möglichst keine Bereiche im Bioreaktor existieren, in denen die Lichtquelle so weit entfernt ist, dass die Produktivität dadurch beeinträchtigt ist. Die exponentielle Dämpfung der Bestrahlungsstärke erzeugt drei Zonen mit verschiedenen Wachstumsverhältnissen:
    In der ersten Zone, die von der Lichtquelle bis zu dem Punkt reicht, bei dem die Lichtenergie den Energiebedarf für die maximale Wachstumsrate deckt, hängt die Wachstumsrate dann hauptsächlich von Zellenart und Züchtungsmedium ab. Gegebenfalls kann Photoinhibition in dieser Zone das maximale Wachstum in der Nähe der Lichtquelle hindern.
  • Die zweite Zone endet an dem Punkt, bei dem die an den Zellen ankommende Lichtenergie gerade dem Energiebedarf für den Aufrechterhaltungsstoffwechsel gleicht. In dieser Zone ist Licht der limitierende Faktor und die photosynthetische Wachstumsrate ist proportional zu der ankommenden Lichtintensität.
  • Die dritte Zone ist der unterbeleuchtete Bereich, in denen das Wachstum negativ ist und ein Fouling stattfindet.
  • Das o. g. Zonensystem lässt die Strömungsdynamik innerhalb des Bioreaktors außer Betracht.
  • Es besteht also für die Züchtung von phototrophen Organismen, wie z. B. Algen, in Photo-Bioreaktoren das weitergehende Problem, nicht nur, wie in Bioreaktoren üblich, eine hohe Gasversorgung und Gasentsorgung bei ausreichender Durchmischung zur Vermeidung von Fouling und Aggregatbildung bereitzustellen, sondern gleichzeitig zusätzlich einen gezielten ausreichenden Lichteintrag zu realisieren.
  • Herkömmliche Photo-Bioreaktoren mit einer einen Reaktorraum begrenzenden Wandung aus durchsichtigem Glas oder Kunststoff erhalten bspw. in geschlossenen Lichträumen eine der Kultivierung angepasste Beleuchtung. Die speziell ausgelegten Beleuchtungsräume sind sowohl hinsichtlich ihrer Einrichtung als auch ihres Betriebes kostenintensiv. Darüber hinaus ist für eine sehr gute Durchmischung des Kulturmediums zu sorgen, um zu verhindern, dass es in derartigen Photo-Bioreaktoren zu einem Absterben der Kultur in nicht ausreichend beleuchteten Zonen des Reaktorgefäßes kommt. Insoweit war eine wirtschaftliche Nutzung der bekannten, künstlich beleuchteten Photo-Bioreaktoren auf die Herstellung hochwertiger und hochpreisiger Produkte z. B. in der Lebensmittel-, Pharma- und Kosmetikindustrie beschränkt.
  • Bei den bekannten künstlich beleuchteten Photo-Bioreaktoren befindet sich weiterhin die Lichtquelle außerhalb in einiger Entfernung von dem Reaktorraum. Entsprechend werden energiestarke Lichtquellen benötigt, um die nötige Strahlung und eine möglichst hohe Eindringtiefe der Lichtstrahlung zu erzeugen. Jedoch ist bei dieser Art der Beleuchtung nicht definiert, welcher Anteil der Strahlung auf die Oberfläche der Wandung des Reaktorraums trifft, da auch der umgebende Raum beleuchtet wird. Da die Beleuchtung meist von oben erfolgt, muss das auf die lichtdurchlässige Wandung auftreffende Licht nach Durchdringen der Wandung auch einen über dem Kulturmedium gegebenenfalls befindlichen Gasraum durchqueren. Die bei den zu kultivierende Organismen eintreffende Lichtstrahlung, und nicht die von der Lampe erzeugte Lichtstrahlung, ist jedoch für deren Kultivierungserfolg ausschlaggebend.
  • Diese eintreffende Lichtstrahlung wird auch durch eine geringe Eindringtiefe der Lichtstrahlung in das Kulturmedium, speziell bei hohen Zelldichten, beschränkt. Wird bei Zunahme der Zelldichte in dem Reaktorraum die Lichtstärke der Beleuchtung erhöht, so ist wiederum der Anteil der in den Reaktorraum eintretenden Strahlung unbekannt. Zudem kann die Erhöhung der Lichtstärke andere in der Nähe befindliche Kulturen beeinflussen. Ferner besteht auch das Risiko einer Photoinhibition bei besonders empfindlichen Organismen.
  • Außerdem kann die Beleuchtung nicht individuell an unterschiedliche Kulturen und verschiedene Materialien der durchsichtigen Wandungen unterschiedlicher Reaktorgefäße angepasst werden.
  • Aufwendige Beleuchtungsräume vermeidend und insbesondere eine individuelle Ausleuchtung bei herkömmlichen, röhrenförmigen Bioreaktoren und Inkubationsschränken ermöglichend, wird in der DE 10 2005 012 515 A1 und der DE 20 2006 003 878 U1 eine Beleuchtung von Reaktorgefäßen erläutert, bei der Lichtquellen, vorzugsweise LEDs, Licht unterschiedlicher Spektralbereiche abstrahlen und Gruppen von Lichtquellen gleicher Spektralbereiche über eine elektronische Ansteuerung gezielt ansteuerbar sind. Dies bedeutet eine ortsfeste, aufwändige Verkabelung und Anordnung der Lichtquellen.
  • Vor diesem technischen Hintergrund macht die Erfindung es sich zur Aufgabe, einen Photo-Bioreaktor zur Verfügung zu stellen, der wirtschaftlich herzustellen und zu betreiben ist. Daneben soll ein Lichteintrag gezielt und ausreichend bemessen, gegebenenfalls auch elektronisch gesteuert erfolgen. Auch sollen derartige Photo-Bioreaktoren möglichst rasch und flexibel an die unterschiedlichen Bedürfnisse zu züchtender phototropher Organismen angepasst werden können.
  • Gelöst wird diese technische Problematik durch einen Bioreaktor mit einem Disposable Bag, der einen von einer Wandung begrenzten Reaktorraum aufweist, bei dem gemäß des Anspruchs 1 darauf abgestellt ist, dass der Bioreaktor mit dem Disposable Bag als Photo-Bioreaktor ausgelegt ist, bei dem in unmittelbarer Nachbarschaft der Wände, des Bodens und/oder eines Deckels oder dergleichen Wandungen des Disposable Bags Lichtquellen angeordnet sind.
  • Dieser so erhaltene Photo-Bioreaktor weist die Vielzahl der Vorteile eines Bioreaktors mit einem Disposable Bag auf.
  • Steril geliefert ist eine Kreuzkontamination praktisch ausgeschlossen. Entsprechend entfallen die Kosten für die Sterilisation eines herkömmlichen Photo-Bioreaktors nach dessen Gebrauch. Auch ist der Einsatz der erfindungsgemäßen Photo-Bioreaktoren gegenüber fest verrohrten Bioreaktoren herkömmlicher Art äußerst flexibel und weitgehend ortsunabhängig.
  • Ein wesentlicher Vorteil des Photo-Bioreaktors nach der Erfindung ist die Anordnung von Lichtquellen in unmittelbarer Nachbarschaft einer Wandung wie der Wände selbst, des Bodens und/oder eines Deckels des Disposable Bags. Hierdurch können gegenüber herkömmlichen Photo-Bioreaktoren Lichtquellen von vergleichsweise geringer Intensität genutzt werden. Dabei stellt insbesondere eine allseitige Anordnung von Lichtquellen sicher, dass der Reaktorraum des Disposable Bags homogen ausgeleuchtet werden kann. Alternativ ist es jedoch auch möglich, lediglich den Bereich eines Reaktorraums auszuleuchten, in dem sich ein Kulturmedium befindet. Durch die Anbringung der Lichtquelle in unmittelbarere Nähe der Wandung des Disposable Bags wird auch in Verbindung mit der Bewegung der Kulturflüssigkeit das Problem der geringen Lichteindringtiefe gelöst.
  • Darüber hinaus kann jeder Disposable Bag individuell ausgeleuchtet werden, womit auch geringe Mengen von Produkten aus phototrophen Organismen kostengünstig gewonnen werden können. Auch der scheinbare Nachteil der Disposable Bags, ein vergleichsweise geringes Volumen des Reaktorraumes, kann so ausgeglichen werden, da Photo-Bioreaktoren nach der Erfindung in einer Vielzahl neben- und übereinander Verwendung finden können, da diese nicht auf eine zentrale Beleuchtung angewiesen sind.
  • Andererseits ist auch eine Beleuchtung von größeren Disposable Bags, z. B. im 1 m3-Maßstab, in der voranstehend erläuterten Weise ermöglicht. Eine herkömmliche Beleuchtung von oben ist aufgrund des niedrigen Verhältnisses von Oberseite zu Füllvolumen unzureichend. Für die Produktion größerer Mengen von hochpreisigen Produkten wie z. B. Biopharmazeutika sind jedoch aus wirtschaftlichen und regulatorischen Gründen größere Disposable Bags sinnvoll.
  • Insbesondere ist es möglich, die Beleuchtung beispielsweise hinsichtlich der Lichtstärke und/oder des Spektrums individuell für jeden Disposable Bag auszuwählen und zu regeln, so dass unterschiedliche Zellkulturen in einem Raum. nebeneinander bzw. übereinander kultiviert werden können. Hierzu ist eine Lichtkontrolleinheit zweckmäßig, die den Lichteintrag der Lichtquellen regelt und beispielsweise einer Kulturdichte anpasst.
  • Dabei soll der Begriff Lichtquelle in diesem Kontext weit gefasst verstanden werden, bspw. hinsichtlich der verwendeten Leuchtmittel und der Art eines Lichtaustrittes.
  • Als erste Alternative der Anordnung der Lichtquellen kann vorgesehen sein, dass diese innerhalb und/oder außerhalb des Disposable Bags an dessen Wandung angeordnet sind.
  • Diese Anordnung ist bevorzugt für steif berandete Reaktorräume vorgesehen, ist jedoch auch für flexible, beutelartige Disposable Bags durchaus geeignet, wenn vergleichsweise kleine oder biegbare Lichtquellen wie LEDs, mit einer Vielzahl von LEDs besetzte LED-Streifen und insbesondere flächenhafte, biegbare OLEDs, organische Leuchtdioden oder organic light emitting diode, als Lichtquelle Verwendung finden, die insbesondere gruppen- oder einzeln schaltbar sind, um eine optimale Beleuchtung einer Kultur zu gewährleisten. Abhängig von der Art der Kultur wird auch die Anordnung der Lichtquellen an den Wandungen, den Wänden bzw. Boden und/oder Deckel sein.
  • Sind die Wandungen des Disposable Bags klarsichtig, kann die Anordnung der Lichtquellen außerhalb des Reaktorraums erfolgen. Der sterile Reaktorraum wird hierdurch in keiner Weise gestört, da die Lichtquellen außerhalb des Reaktorraums des Disposable Bags und somit außerhalb der Sterilbarriere angeordnet sind. Die Lichtquellen müssen daher nach Gebrauch des Bioreaktors nach der Erfindung nicht sterilisiert oder entsorgt werden. Vielmehr ist nach einer ersten Verwendung ohne eine Reinigung, sofern die Lichtquellen betriebsmäßig auswechselbar sind, sogleich eine erneute Verwendung an einem weiteren Disposable Bag möglich.
  • Ist der Reaktorraum gegenüber Fremdlicht abzuschirmen, so kann der Disposable Bag auch aus einem undurchsichtigen Material bestehen und dann sind die Lichtquellen innerhalb des Disposable Bags angeordnet. Diese Lichtquellen können dann ebenfalls steril oder von einer sterilen Folie überdeckt sein und es wird eine derartige Anordnung im Inneren des Disposable Bag herstellerseitig erfolgen.
  • Bei flexiblen Disposable Bags werden vorzugsweise flächige Lichtquellen wie OLEDs eingesetzt, die formflexibel auf der gesamten Wandung eines Disposable Bags angebracht werden können, innen wie außen, wodurch über die gesamte Beleuchtungsfläche ein minimaler Abstand zur phototrophen Kultur erreicht werden kann. In vorteilhafter Weise können sich derartige flexible Lichtquellen an mögliche Veränderungen der Wandung des Disposable Bags, z. B. füllstandsbedingt, und an Bewegungen der Wandung anpassen.
  • Alternativ, je nach Anforderung an die Beleuchtung, können wahlweise nur bestimmte Wände oder Wandabschnitte des Disposable Bags mit Lichtquellen ausgestattet werden.
  • Ist der Disposable Bag in einem Reaktorbehältnis aufgenommen, kann in einer weiteren Ausführungsform vorgesehen sein, dass Lichtquellen innerhalb und/oder außerhalb des Reaktorbehältnisses an einer Wandung wie dessen Wänden, an dessen Boden und/oder an dessen Deckel angeordnet sind.
  • Diese Anordnung der Leuchtquellen weist die voranstehend erläuterten Vorteile gleichfalls auf, setzt jedoch einen lichtdurchlässigen Disposable Bag voraus. Es hat allerdings diese Anordnung den Vorteil, dass beispielsweise bei fest installierten Reaktorbehältnissen, z. B. auf einer Wippe, nur eine einmalige Installation der Lichtquellen erfolgen muss.
  • Vorzugsweise werden flächige Lichtquellen, insbesondere OLEDs eingesetzt. Als Flächenleuchten versprechen OLEDs eine große Effizienz und dadurch einen wirtschaftlichen Betrieb. Für die Beleuchtung der Unterseite eines Disposable Bags können OLEDs einfach in das Reaktorbehältnis eingelegt werden, in welches anschließend der Disposable Bag eingebracht wird. Nach Anforderung an die Beleuchtung können weiter wahlweise nur bestimmte Wände des Reaktorbehältnisses, welches den Disposable Bag aufnimmt, bspw. mit OLEDs versehen werden. Diese können mit der Wandung des Reaktorbehältnisses bspw. verklebt oder durch den Disposable Bag in einem Presssitz gehalten sein.
  • Eine weitere Möglichkeit der Positionierung der Lichtquellen ist in einer Wandung. Solches kann herstellerseitig erfolgen, beispielsweise durch ein Einlegen von LED-Streifen oder OLEDs zwischen einzelne Lagen eines Verbundmaterials für einen Disposable Bag. Taschenartige Einschübe, Einstülpungen oder dergleichen für bspw. LED-Streifen oder dergleichen sind ebenfalls möglich.
  • Für die Beleuchtung eignet sich eine Vielzahl von Lichtquellen. So kann das Licht einer oder mehrerer Leuchten von Lichtleitern an beispielsweise das Reaktorbehältnis herangeführt werden und dort festgelegt bilden die Enden dieser Lichtleiter die Lichtquellen aus. Eine solche Anordnung wird bevorzugt stationär sein.
  • Alternativ können dann vorzugsweise flexible Lichtleiter an einen Disposable Bag herangeführt und für einen punktgenauen Lichteintrag genutzt werden. Ansonsten werden als Lichtquelle Leuchtmittel wie schaltbare LEDs und insbesondere OLEDs bevorzugt. Sind diese außerhalb des sterilen Reaktorraums des Disposable Bags angeordnet, werden diese Lichtquellen bevorzugt betriebsmäßig auswechselbar und damit wieder verwendbar sein, was die Betriebskosten weiter senkt.
  • Hierzu können die Lichtquellen an Schienen und/oder Klammern und/oder in Nuten und/oder in Taschen oder Einstülpungen einer Wandung festgelegt sein.
  • Ein Vorteil der Verwendung von LEDs und OLEDs ist ferner bei einem Betrieb deren geringe Wärmeentwicklung. Eine Wärmeabfuhr der von den als Lichtquellen dienenden Leuchtmittel erzeugten Wärme kann über das Kulturmedium erfolgen, das ohnehin zumeist temperiert wird und es wird über diese Temperierung eine Überhitzung der Leuchtmittel vermieden. Eine solche Temperierung eines Disposable Bags kann bspw. über untergelegte Kühl- oder Heizmatten erfolgen.
  • Das Wesen der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert, in der lediglich schematisch und nicht maßstabsgerecht Ausführungsbeispiele dargestellt sind. In der Zeichnung zeigt:
  • 1: ausschnittsweise einen Schnitt durch eine Wandung eines Disposable Bags aus einem Verbundmaterial mit außerhalb des Reaktorraums angeordneten Lichtquellen,
  • 2: ausschnittsweise einen Schnitt durch eine Wandung eines Disposable Bags aus einem Verbundmaterial mit außerhalb des Reaktorraums in Taschen angeordneten Lichtquellen,
  • 3: ausschnittsweise ein Ausführungsbeispiel mit Lichtquellen innerhalb einer Wandung,
  • 4: ausschnittsweise ein Ausführungsbeispiel mit innerhalb eines Disposable Bags angeordneten Lichtquellen,
  • 5: ausschnittsweise ein Ausführungsbeispiel mit einer taschenartigen Einstülpung für die Aufnahme einer Lichtquelle,
  • 6: ausschnittsweise einen Schnitt durch eine Wandung eines Reaktorbehältnisses für die Aufnahme eines Disposable Bags mit einer in einer taschenartigen Nut angeordneten Lichtquelle,
  • 7: ausschnittsweise einen Schnitt durch eine Wandung mit aufgesetzten Haltschienen für Lichtquellen und
  • 8: eine Wandung eines Reaktorbehältnisses mit angeschlossenen Lichtleitern und eingelegter OLED.
  • 1 zeigt ausschnittsweise einen Schnitt durch eine Wandung 1 aus einer Verbundfolie, wie sie häufig für die Herstellung eines beutelartigen Disposable Bags eines Bioreaktors Verwendung findet. Diese Verbundfolie besteht zumeist hin zu einem lediglich angedeuteten Reaktorraum 2, in dem die Kultivierung der phototrophen Organismen erfolgt, aus einer Kontaktfolie 3, häufig aus einem EVA oder einem PP. Mit der Kontaktfolie 3 ist eine gasundurchlässige Folie 4 aus einem EVA oder einem PVDC verbunden. Eine vergleichsweise mechanisch steife Stützfolie 5 aus einem PET oder LDPE schließt den Disposable Bag nach außen ab.
  • Sind die Folien 35 lichtdurchlässig, so kann durch ein Ansetzen von einer Vielzahl einzelner LEDs, vorzugsweise flexiblen LED-Streifen 6 oder flächig sich erstreckenden OLEDs aus dem Disposable Bag ein Photo-Bioreaktor für die Kultivierung von phototrophen Organismen geschaffen werden.
  • Sind die LED-Leisten 6 mit der äußeren Stützfolie 5 beispielsweise verklebt, so werden sie regelmäßig mit dem Disposable Bag nach Gebrauch entsorgt.
  • Die Anzahl und der Abstand der LED-Streifen 6 richtet sich nach dem benötigen Lichteintrag in den Reaktorraum 2 und kann allseitig des Disposable Bags vorgesehen werden, um einen ausreichenden und homogenen Lichteintrag in den Reaktorraum 2 sicherzustellen.
  • 2 zeigt ausschnittsweise einen Schnitt durch eine Wandung 7 entsprechend des vorausgegangenen Ausführungsbeispiels. Durch eine weitere Folie 8, aufkaschiert auf eine Stützfolie 9, werden Taschen 10 ausgebildet, in die bspw. auch anwenderseitig LED-Streifen 11 einschiebbar und damit wieder verwendbar sind.
  • Vergleichbare Taschen 12 können auch in einer Wandung 13 aus einer Verbundfolie vorgesehen sein, vergleiche 3, dort zwischen der Kontaktfolie 14 und der mittleren Folie 15. Für ein Einbringen eines auswechselbaren LED-Streifens 16 sind dann jedoch die mittlere Folie 15 und die Stützfolie 17 mit einem Schlitz zu durchtrennen. Von daher wird bevorzugt, dass LED-Streifen 16 bei dem Herstellungsprozess der Verbundfolie unmittelbar mit eingebunden werden. Solches erlaubt eine geringe Bauhöhe der LED-Streifen 16 und die Elastizität der Folien 14, 15, 17.
  • Ist eine Wandung 18 nicht ausreichend lichtdurchlässig, können LED-Streifen 19 auch innerhalb des Reaktorraums 20 und damit innerhalb der Sterilbarriere angeordnet werden, vgl. 4, bspw. einfach eingelegt, eingehängt oder mit der Wandung 18 verklebt. Diese LED-Streifen 19 können zumindest abschnittsweise von einer lediglich angedeuteten, klarsichtigen und sterilen Folie 21 überdeckt sein und damit von dem Reaktorraum 20 abgesondert. Alternativ sind ohne Folie 21 in dem Reaktorraum 20 angeordnete LED-Streifen 19 zu sterilisieren.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel gem. 5 erfolgt ebenfalls ein Lichteintrag innerhalb des Reaktorraums 23, jedoch von außerhalb der Sterilbarriere. Hierzu weist die Wandung 24 aus Folienmaterial eine Einstülpung 25 in das Innere des Reaktorraums 23 auf, in die nicht dargestellt Lichtquellen einbringbar sind, die insbesondere Licht auch allseitig abstrahlen können. Ist die Wandung 24 aus ausreichend flexiblem Material, kann die Einstülpung 25 sich entlang des Doppelpfeils 26 bewegen. Alternativ, bei wenig flexiblem Material der Wandung 24 ist eine feste Ausrichtung der Einstülpung 25, auch parallel zu der Wandung 24, durchaus möglich.
  • Bei Disposable Bags mit steifen Wänden ausreichender Materialstärke und insbesondere bei Reaktorbehältnissen für die Aufnahme von Disposable Bags können Wandungen 27 wie Böden, Wände und/oder Deckel zumindest abschnittsweise, innen- wie außenseitig, mit Nuten 28 versehen werden, vergleiche 6, in denen LED-Streifen 29 aufgrund der T-förmigen Profilierung der Nut 28 sicher gehalten sind. Auch diese LED-Streifen 29 können austauschbar in die Nuten 28 eingebracht werden.
  • Ist die Materialstärke einer Wandung 27 für ein Einbringen von Nuten 28 von nicht ausreichender Materialstärke, können, innen- wie außenseitig, durch an die Wandung 30 angesetzte Schienen 31 oder Klammern LED-Streifen 32 gehalten werden, vgl. 7.
  • Neben den genannten LED-Leisten versteht es sich, dass auch andere Leuchtmittel Verwendung finden können. Insbesondere können flächenhaft sich erstreckende Leuchtmittel vorgesehen werden, beispielsweise OLEDs, die ferner den Vorteil haben, biegbar zu sein. Damit sind diese OLEDs insbesondere auch für beutelartige Disposable Bags aus bspw. flexiblen Verbundfolien bestens geeignet.
  • 8 zeigt ausschnittsweise einen Schnitt durch eine Ecke eines Reaktorbehältnisses 33 für die Aufnahme eines lediglich angedeuteten Disposable Bags 34, das insbesondere für einen stationären Gebrauch gedacht ist. Beispielhaft ist die Wandung 35 des Reaktorbehältnisses 33 mit Bohrungen 36 versehen, in die Lichtleiter 37 eingebracht sind, deren offene Enden 38 als Lichtquellen für einen Lichteintrag in den Disposable Bag 34 mit lichtdurchlässiger Wandung dienen.
  • Der Boden 39 des Reaktorbehältnisses 33 ist mit einer flächenhaft sich erstreckenden Lichtquelle 40 in einfacher Weise noch belegt, bspw. einer OLED, durch die der Disposable Bag 34 auch von unten her beleuchtet wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102005012515 A1 [0019]
    • DE 202006003878 U1 [0019]

Claims (10)

  1. Bioreaktor mit einem Disposable Bag, der einen von einer Wandung begrenzten Reaktorraum aufweist, gekennzeichnet durch die Auslegung als Photo-Bioreaktor, bei dem in unmittelbarer Nachbarschaft der Wandung (1) des Disposable Bags Lichtquellen (LED-Streifen 6) angeordnet sind.
  2. Einwegreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Lichtquellen (Led-Streifen 19; 6) innerhalb und/oder außerhalb des Disposable Bags an dessen Wandung (18; 1) angeordnet sind.
  3. Einwegreaktor nach Anspruch 1, bei dem der Disposable Bag in einem Reaktorbehältnis aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass Lichtquellen (LED-Streifen 29, OLED 40) innerhalb und/oder außerhalb des Reaktorbehältnisses an dessen Wandung (35) angeordnet sind.
  4. Einwegreaktor nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Lichtquellen (LED-Streifen 16) in einer Wandung (13) angeordnet sind.
  5. Einwegreaktor nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Lichtquellen durch die Enden (38) von Lichtleitern (37) ausgebildet werden.
  6. Einwegreaktor nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellen (LED-Streifen 11, 29, 32) betriebsmäßig auswechselbar sind.
  7. Einwegreaktor nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellen (LED-Streifen 32) an Schienen (31) und/oder Klammern und/oder in Nuten und/oder in Taschen oder Einstülpungen einer Wandung (30) festgelegt sind.
  8. Einwegreaktor nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Lichtquellen flexibel ausgebildet sind.
  9. Einwegreaktor nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Lichtquellen den Disposable Bag homogen ausleuchtend angeordnet sind.
  10. Einwegreaktor nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wärmeabfuhr der von den Lichtquellen erzeugten Wärme über das Kulturmedium erfolgt.
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