Towards Integrated Multi-sensor Array Chip for Bioprocess Monitoring

Promovendus/a: Nurul Izni Binti Rusli

Promotor(en): Prof. dr. Michael Kraft, Prof. dr. Irene Taurino

Dit onderzoek is gericht op het verbeteren van de bewaking van bioprocessen, specifiek gistfermentatie, om de efficiëntie en productkwaliteit te verbeteren. De onderzoekers ontwikkelden een microgefabriceerde multi-sensor array chip die meerdere belangrijke parameters kan meten. Een opvallend kenmerk van de chip is de integratie van platina nanostructuren op micro-elektroden, waardoor zeer gevoelige en selectieve metingen met minimale fouten mogelijk zijn. De chip bevat sensoren voor pH, geleidbaarheid (die indirect de microbiële groei en activiteit meet), opgeloste zuurstof, glucoseniveaus en temperatuur. De chip bevat ook ingebouwde referentie-elektroden, zodat er geen externe elektroden nodig zijn. De sensoren van de chip bleken uitstekend te presteren in verschillende tests en maten nauwkeurig de temperatuur en glucoseniveaus in gistgistingsmonsters. Het gebruik van platina nanostructuren verbeterde de gevoeligheid, lineariteit en weerstand tegen interferentie van de sensor. Het compacte formaat van de chip maakt autonoom gebruik mogelijk, waardoor het geschikt is voor real-time bewaking van bioprocessen. Toekomstig werk zal zich richten op het verder verbeteren van de mogelijkheden van de chip, zoals het aanbrengen van anti-fouling coatings en geïntegreerde elektronica voor continue bewaking van fermentatieprocessen. In het algemeen betekent dit onderzoek een aanzienlijke vooruitgang in het monitoren van gistfermentatie en het controleren van bioprocesparameters, met potentiële toepassingen op diverse gebieden.