Analyse von Bodenaufschlüssen im kompartimentierten Fluss

Ein wunderbares Tool aus dem mikrofluidischen Werkzeugkasten ist der kompartimentierte Fluss (engl. segmented flow), welcher in Mikroreaktoren mit kleinen Kanälen (Durchmesser 100…200 µm) erzeugt wird. Hierbei wird in einen Trägerstrom einer unpolaren Flüssigkeit („Öl“) an einem Kreuzungspunkt eine zweite, polare Flüssigkeit („Wasser“) hinzudosiert. Da sich die beiden nicht mischen, reißen einzelne Wassertropfen ab und schwimmen im Ölstrom mit. Und zwar mit sehr definierten und gleichbleibenden Tropfengrößen, -abständen, und jeweils voneinander getrennt durch das Öl.

In kürzester Zeit lassen sich große Mengen solcher Tropfen erzeugen, und hat man als Wasser den Bodenaufschluss in der richtigen Konzentration (verdünnt) verwendet, dann befinden sich in jedem Tropfen nur ein einzelner oder ganz wenige Organismen – in ihrer eigenen Nische, wo sie sich möglicherweise vermehren und eine Kultur bilden können. Perlenschnurartig aufgereiht in einer Spule aus dünnem Schlauch lassen sie sich gut in einen Inkubator verbringen, in dem die geeigneten Kulturbedingungen herrschen.

Für die definierte Erzeugung solcher kompartimentierter Flüsse in solch kleinen Strukturen werden hochpräzise, pulsationsfreie und exakt steuerbare Pumpen benötigt – wie die CETONI Nemesys S. Dank ihrer hervorragenden Dosiereigenschaften können in geeigneten Mikroreaktoren auch noch Substanzen (z.B. Nährstoffe) in die einzelnen Tröpfchen hineindosiert sowie eine Detektion der Trübung und ein Sortieren und gezieltes Ausschleusen von erfolgversprechenden Tröpfchen durchgeführt werden. Unsere flexiblen Softwareplattform CETONI Elements ermöglicht nicht nur die intuitive Bedienung des Dosiersystems durch den Anwender, sondern lässt Sie sogar den gesamte Prozess – unter Einbindung vorhandener Analytik und Sensorik – über eine Benutzeroberfläche steuern.

Bioprinting und pulsationsfreier Fluss

Für einen erfolgreichen Druck von Biomaterialien wie Zellen und Geweben mit ihren höchst diffizilen Strukturen ist eine exakte Fluiddosierung genauso erforderlich, wie eine gleichmäßige Versorgung des Druckkopfes. Nur auf diese Weise lassen sich mit hoher Reproduzierbarkeit homogene Schichten erzeugen. Unsere Nemesys S Spritzenpumpen eignen sich aufgrund ihrer Präzision und besonders gleichmäßigem Vorschub des Mediums perfekt für Anwendungen aus diesem Bereich und dank autoklavierbaren Glasspritzen sind auch Kontaminationen und Reinigbarkeit keine Herausforderung.

Stellen Sie sich einfach ein Setup aus mehreren Spritzenpumpen zusammen und koppeln es mit einer XYZ-Positioniersystem über unsere CETONI Elements Software –  fertig ist Ihre universelle Bioprinting station!

Geochemie – Hochdruck-Spritzenpumpen im Bereich der Erdölforschung

Der weltweite Erdölbedarf steigt von Jahr zu Jahr, gleichzeitig wissen wir, dass Erdöl eine begrenzte, nicht nachwachsende Ressource ist. So ergibt es schon seit einigen Jahren Sinn, über Methoden zur besseren Ausbeutung von vorhandenen Lagerstätten nachzudenken und daran zu forschen. Denn das „schwarze Gold“ liegt meist nicht in ölgefüllten Hohlräumen vor, sondern befindet sich in den Poren von Gestein, wobei sowohl das Rohöl als auch das Gestein überdies auch noch von Lagerstätte zu Lagerstätte ganz unterschiedliche physikalische und chemische Eigenschaften aufweist. Um das Öl dort heraus zu bekommen, werden Bohrlöcher mit Gas oder Flüssigkeiten geflutet, es kommen chemische (Tenside) und physikalische (Temperatur) Methoden zum Einsatz, ja sogar Mikroorganismen werden eingesetzt. Ziel ist, die Viskosität des Öles sowie die Grenzflächenspannungen zwischen Öl und Gestein zu verringern, und dies möglichst gezielt, um aus dem Speichergestein möglichst viel des wertvollen Öls herauszuholen.

EOR

All diese Methoden werden als tertiäre Exploration oder Enhanced Oil Recovery (EOR) bezeichnet. Da für diese Forschung die Lager- und Förderbedingungen möglichst genau simuliert werden müssen, bietet sich der Einsatz von unserem kompakten aber sehr leistungstarken Hochdruck-Spritzenpumpen an. Viele Firmen und Institute weltweit arbeiten auf diesem Gebiet bereits erfolgreich mit Equipment von CETONI, und haben damit vielversprechende Forschungsergebnisse generiert und publiziert.

Flow Chemistry

Das Potenzial der Flow Chemie rückt zunehmend in den Fokus bei der Realisierung industrieller Prozesse. Die geringen erforderlichen Materialmengen giftiger oder hochsensibler Ausgangssubstanzen tragen entscheidend zur Prozesssicherheit und besseren Kontrolle bei. Die Steuerung der Reaktion endothermer und exothermer Prozesse wird darüber hinaus ebenso erleichtert, wie die Erhöhung der Temperaturen über den Siedepunkt bei kritischen Reaktionen. Aufgrund der Miniaturisierung des Prozesses steigt die Effizienz bei gleichzeitiger Kostensenkung. Selbst das Scale-Up einer erprobten Reaktion lässt sich einfach und schnell realisieren.

Partikelsynthese

Die Partikelsynthese bedarf eines Setups, mit dem eine äußerst präzise Fluiddosierung bei sehr gleichmäßigen Flussraten möglich ist. Eine vom Spritzenvolumen unabhängige und unterbrechungsfreie Medienversorgung (Continuous Flow) wird hierbei durch unsere innovative Steuerungs- und Automatisierungssoftware CETONI Elements ermöglicht. Sie stellt mit Hilfe eines intelligenten Algorithmus sicher, dass der Übergang der alternierend arbeitenden Spritzenpumpen während der kontinuierlichen Medienförderung geschmeidig und ruckelfrei realisiert wird und so praktisch nicht mehr wahrnehmbar ist. Dank der Möglichkeit zwischen zahlreichen unterschiedlichen Materialkombinationen der medienberührenden Systemkomponenten zu wählen, ist eine breite chemische Beständigkeit des Fluidsystems gegeben. Dabei macht es zudem keinen Unterschied, ob bei Atmosphärendruck oder Hochdruckbedingungen gearbeitet werden soll. Die Nemesys – Technologie erfüllt beide Anforderungen zur vollsten Zufriedenheit.

Komplexe Anlagen und Integration

Neben kompakten Setups lassen sich mit unseren Modulen auch hochkomplexe Systeme realisieren, die über Druck- und Temperaturüberwachung verfügen sowie mit kollaborierenden Robotern oder (Ihren) zusätzlichen Analysemodulen ausgestattet sind und über eine gemeinsame Steuerungssoftware, CETONI Elements, automatisiert und jederzeit erweitert werden können.

Die Durchflusszytometrie ist eine leistungsstarke Untersuchungsmethode zur präzisen Bestimmung und einwandfreien Charakterisierung von Partikeln, wie Zellen, Sporen und Blutproben. Je nach Anwendungsbereich finden diese Analysen oftmals bei moderaten Systemdrücken statt. Die essentielle Voraussetzung für den Erfolg dieser empfindlichen Verfahren ist ein äußerst gleichmäßiger Strom an Analyten (z.B. aus einzelnen Zellen).

Der pulsationsfreie Charakter und die überlegene Präzision unserer Spritzenpumpen ist dementsprechend für Untersuchungen im Sub-Mikroliter-Bereich ideal. Zur kontinuierlichen Detektion von beispielsweise Zellen im Fluss, ist auch die Kombination und Synchronisation mit Peripheriegeräten (wie Laborkameras) interessant. Ein platzsparendes, modulares System mit Potenzial zur Erweiterung ist hierfür von Vorteil. Mit zunehmender Anzahl von Geräten und Komplexität der Applikation steigt natürlich auch die Anforderung an die Bedienung bzw. Synchronisation aller Komponenten. Unsere besonders benutzerfreundliche und leistungsfähige Software CETONI Elements hat bereits eine Antwort auf all diese Automationsfragen und schafft Ihnen somit mehr Möglichkeiten und Raum für Kreativität.