Video zum mobilen epiLab im Einsatz im Projekt SaarCoScreen (Dauer 2:48 min)

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Labortechnologie

Im medizinischen Kontext ist das Labor ein zentraler Bestandteil der Diagnostik - dort werden Proben auf ihre Bestandteile hin analysiert und aus den Ergebnissen Rückschlüsse auf den Gesundheitszustand gezogen. Aber auch darüber hinaus sind Labore ein integraler Bestandteil in allen Bereichen der Forschung, Entwicklung und bei der industriellen Produktion. Die Qualität von Produkten wird regelmäßig in Laboren beurteilt, denn dort ist die Ausstattung vorhanden, um reproduzierbar zu messen und die Ergebnisse mit den Zielvorgaben zu vergleichen. Die dazu notwendige Mess- und Analysentechnik reicht von der Waage bis zum Gaschromatographen, von der Schieblehre bis zum Massenspektrometer. Diese Geräte müssen regelmäßig gewartet und kalibriert werden und stellen spezielle Anforderungen an den Aufstellraum, beispielsweise hinsichtlich Lüftung und Klimatisierung. Daher sind Labore sowohl bei der Erstellung als auch im Betrieb sehr aufwändig und kostenintensiv. Die Laborbranche umspannt in der Folge vom Handwerk bis zur Forschung, von der Geräteentwicklung bis zur Wartung einen sehr weiten Wirtschaftsbereich.

Nicht nur bei Proben und Produkten, sondern auch bei der Analyse, Beurteilung und Steuerung von Prozessen und Abläufen spielt, gerade im Hinblick auf Digitalisierung (Internet-of-things) und Automatisierung (Industrie 4.0), die Labortechnologie eine immer größer werdende Rolle. Hier ist insbesondere die onlinefähige Messung direkt am/im Prozess möglichst zeitnah bzw. in Echtzeit als große Herausforderung für die Zukunft anzusehen.

Das Fraunhofer IBMT beschäftigt sich seit seinem Bestehen sehr vielfältig mit Labortechnologien - sowohl als Forscher und Entwickler wie auch als Nutzer. Diese Rolle und das damit verbundene Wissen versetzen seine Wissenschaftler in die Lage, aktuelle Trends an vorderster Front aufzunehmen, sie mitzuprägen und oft gar zu antizipieren. Ein Beispiel ist die Idee, einen elektronischen Speicherchip physikalisch mit den Probengefäßen zu verbinden. Damit erhält jede Probe quasi ein Gedächtnis und ist in der Lage, den Workflow in entsprechend elektronifizierten und automatisierten Laboren direkt zu steuern. Ein weiterer grundlegender Ansatz ist die konsequente Verknüpfung von Labor und Mobilität. Aus diesem Ansatz wurde das erste zivile mobile Diagnostiklabor für hochinfektiöse Proben (BSL-3) auf Basis eines Sattelaufliegers entwickelt und erfolgreich in Südafrika im Umfeld von HIV und Tuberkulose zum Einsatz gebracht.

Im Geschäftsbereich Labortechnologien werden diese Kompetenzen zukünftig über die Abteilungs- und Arbeitsgruppenhierarchie hinweg zusammengeführt und gebündelt. Von den Gesundheitsinformationssystemen über den klinischen Ultraschall bis hin zu den Biobanken und der Automatisierung in der Biotechnologie werden alle Hauptabteilungen des Fraunhofer IBMT über einen einzigen Ansprechpartner einbezogen. Dieser steht für Anfragen zur Verfügung und kann Projektideen dezidiert kommunizieren und vorantreiben. Auch das Engagement von Fraunhofer im Verein »Labor der Zukunft e. V.« wird an dieser Stelle fokussiert. Es handelt sich um eine im Jahr 2014 vom Fraunhofer IBMT gemeinsam mit der saarländischen Landesregierung initiierte Branchenallianz mit dem Ziel, die Labortechnologie der nächsten Generation mitzugestalten und vorzubereiten. Hier und im Geschäftsfeld Labortechnologie sollen vor allem auch branchenferne Bereiche (z. B. Elektronik, Kraftfahrzeugbau) angesprochen und motiviert werden, einen aktiven Technologietransfer in den Bereich der Labore mitzugestalten.

Expertisen und Referenzprojekte

 

Automatisierungs-prozesse

Transfer manueller Arbeitsabläufe, Zellkultursysteme und zellbasierter Assays in die standardisierte Automatisierung, z. B. vollautomatisierte Kryobank, Automatisierung von Zellkulturprozessen und zellbasierten Assays (GCLP), Beat-gekoppelte Zellkultur in Bioreaktoren, Reprogrammierung und Differenzierung von iPS. 

 

 

European Bank for induced pluripotent Stem Cells - EBiSC

Das Fraunhofer IBMT baut zusammen mit internationalen Partnern (IMI-FP7-EU-Projekt) eine Sammlung von mehr als 50 humanen iPS-Zelllinien auf. Der Fokus liegt auf der Entwicklung der Automatisierungsstrategien für die kontrollierte Erzeugung, Expansion und das Kryobanking der iPS-Zellen.

 

Automatisierung der hiPS-Generierung/ Expansion

Hochdurchsatz-Generierung verschiedener patientenspezifischer iPS-Zelllinien sowie Auswahl und Separation der iPS-Zellen mit höchster Qualität durch Integration geeigneter Bilderkennungsprogramme und Robotiksysteme.

 

Biomonitoring & Biobanken

Entwicklung zukunftsweisender Plattformen zur Automatisierung/Standardisierung von Prozessen der präanalytischen und analytischen Phase bis zur Kryolagerung von Proben wie auch die Entwicklung mobiler Laboreinheiten.

 

 

Zelluläre Bioprozesse

Plattformen zum Sammeln, Präparieren, Konservieren und zur Verteilung von Bioreagenzien und klinischen Proben, Automatisierung manueller Arbeitsabläufe und zellbasierter Assays, Validierung unter geeigneten QM-Systemen bis Zertifizierung (z. B. Produktion von HIV-1-Pseudoviren oder infektiösen HIV-1-Klonen in einer vollautomatisierten Anlage zur Kultivierung eukaryotischer Zellen, zellbasierte Tests).

 

 

Labor der Zukunft

Entwicklung und Standardisierung innovativer Labortechnologien. Gesamte vertikale Wertschöpfungskette im Laborbau: Von der handwerklichen Erstellung über die wissenschaftliche Ausstattung und Analyse bis zur Interpretation der Messergebnisse.