Die Universität Coimbra hat eine elektrochemische Sonde vorgestellt, die elektrische Signale von Mikroalgen in Kultur erfasst und ihren physiologischen Zustand in Echtzeit abbilden soll. Das Team der Fakultät für Naturwissenschaften und Technologie (FCTUC) kombiniert dafür elektrochemische Impedanzspektroskopie mit porösen dreidimensionalen Elektroden. Veränderungen in Leitfähigkeit und Impedanz werden den Angaben zufolge mit Wachstum, Stressreaktionen und der Produktion von Exopolysacchariden in Verbindung gebracht.
Der Ansatz ist nicht invasiv und kommt ohne Markierungen aus. Zielanwendung ist die kontinuierliche Überwachung in Photobioreaktoren, um produktive Phasen und Belastungsspitzen früher zu erkennen als mit üblichen optischen oder chemischen Analysen. Die Forschenden berichten, dass sich über Widerstands- und Impedanzparameter Zeitfenster hoher Exopolysaccharid-Bildung identifizieren lassen – ein relevanter Punkt für Industrien, die Mikroalgen als Rohstoff für Emulgatoren oder bioaktive Substanzen nutzen.
Die Arbeit reiht sich in Aktivitäten der Universität Coimbra zu Biosensoren und bioelektronischen Messverfahren ein. Technisch stützt sich das Projekt auf strukturierte Elektrodenoberflächen, welche den Kontakt zwischen Zellen und Sensor verbessern und damit schwache Veränderungen der elektrochemischen Umgebung erfassen. Die Ergebnisse aus Laborversuchen werden derzeit schrittweise dokumentiert; konkrete Kalibrierungen und Prototypdaten liegen vor, eine externe Validierung unter Produktionsbedingungen steht jedoch aus.
Offen ist, welche biophysikalischen Mechanismen die gemessenen Signale im Detail prägen. Das Forschungsteam verweist auf laufende Untersuchungen zur Herkunft der Spannungs- und Impedanzänderungen und zu deren Beziehung zu Stoffwechselpfaden. Für einen breiten Einsatz in Pilot- und Industrieanlagen in Portugal und darüber hinaus müssen vor allem die Langzeitstabilität der Elektroden, die Robustheit gegenüber Biofouling sowie die Skalierbarkeit belegt werden. Aussagen zu Markteinführungsterminen macht das Team nicht.
Für die Biotechnologie bietet die Sonde potenziell zwei Vorteile: eine dichtere Prozessführung durch Echtzeitdaten und eine präzisere Qualitätssteuerung über definierte Erntezeitpunkte. Internationale Relevanz ergibt sich aus dem wachsenden Interesse an Mikroalgen als Rohstoff und an Automatisierung in der biobasierten Produktion. Förderprogramme der Europäischen Union adressieren diese Themen bereits, was die Anschlussfähigkeit der Entwicklung aus Coimbra erhöht.
Redakteur: Andreas M. Brucker (Artikel mit KI-Unterstützung).