Das interdisziplinäre Feld der Biobank-Technologien ist einer der am schnellsten wachsenden Bereiche für medizintechnisch orientierte Forschung und mechatronische Entwicklungen. Die Bereitstellung von Systemen, die es ermöglichen lebende biologische Proben bei exakt spezifizierten Umgebungsbedingungen über Jahrzehnte hinweg verwechselungssicher und qualitativ hochwertig unterhalb von -130 °C zu konservieren, ist eine zentrale Aufgabe, um den Bedürfnissen aktueller und künftiger Biobanken gerecht zu werden, die beispielsweise Proben von mehr als 500.000 Patienten (UK Biobank) lagern. In Deutschland sind ähnliche Patientenzahlen realistisch.

Die dauerhafte Konservierung und sichere Lagerung von lebenden Zellen und Geweben in kleinsten Volumina ist bereits heute mit Hilfe einer fortschrittlichen Kryotechnologie möglich. Der wachsende Bedarf hat die Zahl der Biobanken schnell ansteigen lassen. Die existierenden Biobanken zeigen jedoch große Unterschiede sowohl bezüglich ihrer technischen Ausstattung als auch im Hinblick auf ihre aus der eigenen Forschung sowie aus den praktischen Erfahrungen abgeleiteten Einfrier- und Auftauprozeduren. Die Schwerpunkte der Forschung und die Orientierung am Markt sind von Biobank zu Biobank ebenfalls sehr unterschiedlich. Insgesamt verlangt der gesamte Prozess des Probenmanagements eine Harmonisierung der technischen Ausrüstung der Biobanken sowie eine Standardisierung der Prozesse.

Die Verfügbarkeit qualitativ hochwertiger Bio- und Umweltproben für Forschungszwecke (medizinische Therapieformen, biomedizinische Diagnostik, Biotechnologie, Medikamentenfindung in der Pharmaindustrie) verlangt nach der Entwicklung standardisierter Methoden und Technologien für die Sammlung, die Langzeitlagerung, das Auffinden und die Verteilung von Proben, um ihren zukünftigen Nutzen zu ermöglichen. Das Fraunhofer IBMT forscht und entwickelt bereits seit mehreren Jahren auf dem Gebiet der Kryotechnologie. Eine zukunftsweisende Entwicklung ist eine neue Generation von intelligenten Substraten für die Kryokonservierung besonders wertvoller Proben – Kryoröhrchen mit integriertem Datenspeicher. Damit werden herkömmliche Kennzeichnungsverfahren von einer elektronischen Probenidentifikation abgelöst bzw. komplettiert, die einen wesentlichen Beitrag zur Erhöhung der Sicherheit und Zuverlässigkeit für eine eindeutige Probenzuordnung leistet. Das unmittelbare Vorhandensein eines elektronischen Datenträgers am Probenträger ermöglicht die lückenlose Dokumentation und Überwachung jeglicher Art von probenspezifischen Daten.

Solche und viele andere zukunftsweisende Identifikations- und Lagertechnologien für Biobanken und Biotechnologie werden in der Arbeitsgruppe Kryomechatronik entwickelt. Dazu gehören:

• Kryo-Disposables, insbesondere Probensubstrate/-container (z. B. Röhrchen und Trägerplatten) mit integrierten elektronischen Baugruppen und Mikrosystemen;
• tieftemperaturtolerantes und -optimiertes Rack-System für eine elektronische Proben- und Datenarchivierung während der Langzeitlagerung in Kryotanks;
• digitale und analoge Baugruppen, Sensorik und Optoelektronik für den Einsatz bei tiefen Temperaturen bis -196 °C/77 K;
• drahtlose Technologien, insbesondere Transponder/RFID-Tags (Radio Frequency IDentification), um das Probenhandling und das Probentracking im Labor, besonders im Hinblick auf High-Throughput-Prozesse, zu optimieren;
• spezielle Tools und Hardware (z. B. Chip-Lesegeräte für Röhrchen und Trägerplatten) für optimiertes Probenhandling und –tracking;
• spezielle Softwarelösungen, wie z. B. chip-basiertes, adaptives Labor- und Workflowmanagement (ChameleonLab^TM-Technologie).

Die Gruppe bietet außerdem ein vielfältiges Leistungsspektrum von messtechnischen Serviceleistungen, wie z.B. funktionale und materialbezogene Tests und Charakterisierung von elektronischen Bauelementen und Baugruppen bei tiefen Temperaturen, über die Entwicklung von speziellen Tieftemperaturelektronik-Messplätzen und -Prüfsystemen bis hin zur Fertigung von mechatronischen Prototypen. Die Ausstattung und das Know-How der Gruppe ermöglichen industriellen und institutionellen Partnern, ihre Fragestellungen unter Zuhilfenahme modernster Technologien zu bearbeiten.

In Rahmen eines globalen Projektkonsortiums mit Bezug zur HIV-Impfstoffentwicklung, das von der Bill & Melinda Gates Foundation gefördert wird, konnten die bisher entwickelten Technologien erfolgreich erprobt und eingesetzt werden. Zuverlässige Industriepartner in den Bereichen Kunststoff-Spritzguss, Entwicklung und Design medizinischer Geräte und modernste Softwareentwicklung erweitern zusätzlich das Leistungsspektrum der Gruppe.