Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik
Das interdisziplinäre Feld der Kryotechnologie ist einer der am schnellsten wachsenden Bereiche für medizintechnisch orientierte Forschung und mechatronische Entwicklungen. Die verwechslungssichere, zeitlich unbegrenzte Konservierung lebender biologischer Proben bei exakt spezifizierten Umgebungsbedingungen im kryogenen Temperaturbereich (< -130 °C) ist eine zentrale Aufgabe, um den Bedürfnissen aktueller und künftiger Biobanken gerecht zu werden.
Dabei reicht die Beschaffenheit der therapeutisch und diagnostisch relevanten biologischen Proben für die biomedizinische Forschung von Einzelzellen über einfache Zell-Matrix-Konstrukte bis hin zu komplexen dreidimensionalen Zellsystemen, wie z. B. Organoide. Um das Verwendungsfenster dieser ressourcenaufwändig produzierten Zellsysteme bei größtmöglichem Funktionalitätserhalt zu verbreitern und eine Logistik zu ermöglichen, befasst sich die Arbeitsgruppe Kryosensorik neben der skalierbaren Produktion solcher Modellsysteme mit der Entwicklung maßgeschneiderter Prozeduren zur Kryokonservierung. Neben der Entwicklung von Kryomedien, beinhaltet das auch die Entwicklung anwendungsorientierter und intelligenter Labor-Disposables in Form von Probensubstraten/-containern (z. B. Röhrchen, mit integrierten mikroelektronischen Baugruppen und Mikrosensorik).
Die Arbeitsgruppe Kryosensorik bietet außerdem ein vielfältiges Leistungsspektrum von messtechnischen Leistungen im Bereich Elektonik und Optik, insbesondere bei kryogenen Temperaturen. Dazu gehören neben funktionalen Tests für elektronische Bauelemente und Baugruppen auch Laserscanning-Mikroskopie, optische Ramanspektroskopie und (Tieftemperatur-) Kalorimetrie für Biomedizin und Materialwissenschaften.
Schwerpunkte der Arbeitsgruppe Kryosensorik sind:
- Forschung und Entwicklung im Bereich zell- und gewebespezifischer Kryokonservierungs- und Auftauprozeduren
- Entwicklung von anwendungsorientierten, konventionellen Kryoprozessen und Eis-freie Vitrifikationsmethoden
- Entwicklung von Xeno- und Serum-freien Kryokonservierungsmedien
- Etablierung relevanter (Stamm-)zellbasierter Modellsysteme validiert durch (Molekular-)biologische Qualitätsanalysen
- Entwicklung von Labor-Disposables (z. B. Probenröhrchen, Mikrotiterplatten, Beutel) für die Kultivierung, Manipulation und Lebendablage von Zellen und Geweben bei kryogenen Temperaturen
- Forschung und Entwicklung im Bereich (Tieftemperatur-)Elektronik (digitale und analoge Baugruppen, Sensorik, RFID, Optoelektronik)
- Entwicklung intelligenter Sensoren für eine lückenlose Überwachung der Kühlkette, für eine In-situ Qualitätskontrolle
- Entwicklung von Modulen für die induktive Energieübertragung und Low-Power-Elektroniksysteme
- Entwicklung von (Tieftemperatur-)Elektronik-Messplätzen
- Entwicklung von drahtlosen, energieeffizienten Datenloggermodulen für extreme Umgebungsbedingungen (Temperatur, Luftfeuchte, Beschleunigung, Strahlung)
- Forschung und Entwicklung im Bereich der Biomedizinischen Optik
- Konzepte für die funktionelle optische Sensorik und Bildgebung
- Anwendung und Evaluierung molekularer Sonden zur (bildgebenden) Messung physikalischer, chemischer und biologischer Umgebungsparameter
- Konzeption und Durchführung optisch-mikroskopischer Studien an Zellen, Zellverbänden, Geweben und nichtbiologischen Proben (konfokal, nichtlinear, Transmission, Fluoreszenz) für Biologie, Pharmazie und Materialwissenschaften
- Entwicklung und Anpassung bildgebender optischer Kontrastverfahren für Biomedizin und Materialwissenschaften