Forschung für Robotik und Labortechnik

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Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

Nutznießer können Patienten sein, denen der Nerv vom Hals zum Arm abgerissen ist, was unter anderem bei Unfällen mit Motorrädern oder Snowboards passieren kann. Auch bei der Rehabilitation kann die Orthese helfen, denn durch die von ihr aufgezwungenen Bewegungen können sich die verletzten Nerven regenerieren. Und selbst Gesunde können von dem Hightech-Bauteil profitieren. Es verleiht ihnen zusätzliche Kräfte, sodass sie Arbeiten meistern, an denen sie sonst unweigerlich scheitern würden.

Laborautomatisierung als Fortschrittsmotor

Laborautomatisierung ist der Schlüssel zum wissenschaftlichen Fortschritt in Biotechnologie und Bioproduktion. Moderne Analyseautomaten und wirtschaftliche, reproduzierbare Prozesse sind hier die entscheidenden Voraussetzungen für den Schritt von der Grundlagenforschung zum praktischen Einsatz moderner Verfahren für die Therapie von Erkrankungen. In der Abteilung „Laborautomatisierung und Biotechnologie“ sind die erforderlichen IPA-Kernkompetenzen zusammengefasst.

Mit der Zellproduktionsmaschine Autranomics und der Tissue-Fabrik zur Herstellung künstlicher Hautmodelle hat das Fraunhofer IPA bereits die automatisierte Zell- und Gewebekultur entscheidend vorangebracht. Als Zukunftsfeld ist dagegen noch die automatisierte Produktion personalisierter Arzneimittel auf Basis menschlicher Zellen zu bearbeiten. Der Zwang zur Produktion unter Reinraumbedingungen und der hohe Fachpersonalbedarf macht die manuelle Herstellung solcher Therapeutika bislang sehr kostenintensiv. Automatisierte Lösungen können diese Kosten erheblich senken und Zelltherapien einer breiteren Zielgruppe zugänglich machen. Wenn die Prozesse in geschlossenen Behältern oder Sterilbereichen stattfinden, werden aufwendige Reinraumsysteme obsolet – und die automatisierte Handhabung reduziert den Bedarf an hochqualifiziertem Personal.

Entwicklungen für die Bioproduktion von morgen

Eine weitere biotechnologische Revolution bahnt sich auf dem Gebiet der Biomolekülproduktion an. Konventionell werden Proteine und Enzyme wie Diabetiker-Insulin und Impfstoffbestandteile energieintensiv in Zellkulturen industriell erzeugt. Deutlich ressourcenschonender ist die zellfreie Bioproduktion, die das Fraunhofer IPA und sieben weitere Fraunhofer-Institute in einem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projekt entwickeln. Ein modularer Bioreaktor zur automatisierten In-vitro-Synthese soll biobasierte Grundstoffe für den täglichen Bedarf mit größerer Bandbreite und Komplexität und zu deutlich geringeren Kosten erzeugen. Ein erster Reaktor für die zellfreie Proteinproduktion wurde am Fraunhofer IPA entworfen und installiert.

Ein weiterer Schwerpunkt ist die Etablierung von Standards in der Laborautomatisierung. Je mehr Laborprozesse automatisiert werden, desto dringender ist es erforderlich, die Schnittstellen und Steuerungen von Geräten, die bislang nur für die manuelle Handhabung entwickelt wurden, zu vereinheitlichen. Das Fraunhofer IPA engagiert sich deshalb intensiv in der Sila-Initiative (Standardization in Lab Automation). Ziel ist, dass künftig Standards für Gerätetreiber, Kommunikationsschnittstellen und Labverbrauchsmaterialien zur Verfügung stehen, die eine einfache Integration von Geräten und Systemen unterschiedlicher Hersteller möglich machen.

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