Instrumente der Prozessanalytischen Technologie (PAT) sind in der Regel für Bioprozesse im großen Maßstab ausgelegt, sodass für kleinere Produktionsläufe weniger Möglichkeiten zur Echtzeitüberwachung zur Verfügung stehen. Da die Chargengrößen durch Prozessintensivierung und zunehmend personalisierte Therapien sinken, gewinnt diese Lücke an Bedeutung – insbesondere bei der Messung der Dichte lebensfähiger Zellen in kleinen Gefäßen.
Forschende der Ostschweizer Fachhochschule und der Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften haben als mögliche Lösung einen miniaturisierten Bioimpedanzsensor entwickelt. Das Gerät für den Machbarkeitsnachweis hat eine Grundfläche von 1 x 10 mm und arbeitet mit einem Arbeitsvolumen von 25 µL. In Tests mit Zellen des Chinesischen Hamsters (CHO-Zellen) stimmten seine Messungen eng mit den Referenzzellzählungen überein.
Das Team maß die elektrische Impedanz über einen Frequenzbereich von 10 kHz bis 5 MHz. Die Nachweisgrenze des Sensors lag bei etwa 0,5 × 10⁶ Zellen pro Milliliter; die angegebene Korrelation mit den Referenzzählungen betrug R² = 0,92. Die Forschenden stellten die Ergebnisse auf der Tagung Eurosensors 2026 vor und wiesen darauf hin, dass sich die Arbeit noch in einem frühen Stadium befindet.
Das Gerät verwendet Dünnschichtelektroden aus Platin, die auf Quarzglas hergestellt wurden, und umfasst zwei mikrofluidische Kanäle. In 14-tägigen CHO-Fed-Batch-Studien demonstrierte der Chip eine kontinuierliche At-line-Überwachung über ein externes Modul. Die Forschenden arbeiten nun daran, Veränderungen des Kulturmediums zu berücksichtigen, die das Signal beeinflussen können.
Zu den nächsten Schritten gehören die Verpackung des Chips als Einführsonde für den direkten Inline-Einsatz in einem Bioreaktor sowie die Entwicklung multivariater Datenmodelle. Das Team sucht außerdem Industriepartner, die dabei helfen sollen, den Sensor für eine kommerzielle Nutzung weiterzuentwickeln.