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Im Geschäftsfeld »Life Sciences Engineering« erforscht und entwickelt das Fraunhofer IPT zukunftsweisende Fertigungstechnologien für das Produktspektrum der Lebenswissenschaften – von der Pharmaindustrie über die Biotechnologie bis hin zur Medizintechnik. Geschäftsfeldleiterin Jelena Ochs zeigt einen Ausschnitt aus der Vielfalt der Anwendungen, die von der interdisziplinären Zusammenarbeit profitieren.

Wie kann das Know-how des Fraunhofer IPT die Entwicklungen in den Life Sciences weiterbringen?

Von der Produktionsseite kommend bringen wir eine ganz neue, interdisziplinäre Sichtweise in die gemeinsamen Projekte ein. Die personalisierte Medizin ist für uns besonders spannend, weil sie sich direkt an den Bedürfnissen des Patienten orientiert und individualisierte Produkte fordert. Der gesamte Bereich der Stammzellforschung und der regenerativen Medizin bietet sich für die interdisziplinäre Zusammenarbeit von Bio- und Produktionstechnologen an, denn erst ein hoher Automatisierungsgrad und Technologien mit hohem Durchsatz schaffen die erforderlichen Voraussetzungen für eine personalisierte Medizin.

Durch Automatisierung von Fertigungsprozessen können aber beispielsweise auch Lab-on-a-Chip-Systeme in großen Stückzahlen hergestellt werden. Das hilft Medizinern dabei, Diagnosen schneller zu stellen und therapeutische Maßnahmen früher einzuleiten. So etwas ist besonders wichtig, wenn es um lebensbedrohliche Krankheiten geht. Das Fraunhofer CMI in Boston, mit dem wir im Geschäftsfeld eng zusammenarbeiten, entwickelt hierfür Antibiotika-Tests, die Resistenzen deutlich schneller als bisher feststellen und so Leben retten können.

Welche Rolle spielen Vernetzung und Datenverarbeitung in diesem Kontext?

In den vergangenen Jahren ist es möglich geworden, immer größere Datenmengen zu verarbeiten. Die Daten, die wir mit speziell entwickelten Messinstrumenten und Sensoren gewinnen, können dazu beitragen, genauere Diagnosen zu stellen und besser auf den Patienten einzugehen. In Laboren können technische Assistenten zukünftig durch intelligente, vernetzte Hardware unterstützt werden. Indem alle erforderlichen Schritte bei der Laborarbeit mit entsprechenden Daten hinterlegt und nachverfolgt werden können, lassen sich Fehler minimieren. Ebenso lässt sich in Zukunft die Sicherheit von Medizinprodukten verbessern, weil der gesamte Herstellungsprozess lückenlos verfolgt werden kann. Darüber hinaus profitiert die automatisierte Produktion zellbasierter Therapeutika besonders von einer hohen Datendurchgängigkeit. Durch Integration metrologischer Systeme können Zellkulturen live überwacht und die gewonnenen Daten direkt zur Prozesssteuerung verwendet werden. Darauf aufbauend können entsprechende Algorithmen genutzt werden, um den Herstellungsprozess intelligent zu optimieren.

Wie lassen sich biotechnologische Prozesse flexibel automatisieren?

Ein wichtiges Arbeitsgebiet, das hohe Adaptivität der Anlagentechnik fordert, ist die Kultivierung adulter Stammzellen. Wer es beherrscht, diese Zellen mit automatisierten Prozessen schnell und sicher zu vermehren, kann mit patienteneigenem Gewebe Medikamente auf ihre Wirksamkeit testen oder neue Therapien entwickeln, beispielsweise für die Wundheilung bei Diabetespatienten. Hier können wir unsere produktionstechnischen Kompetenzen in vielen Gebieten einbringen – von der Entwicklung von MES-Systemen für die automatisierte Zellkultur über die Integration der Messtechnik in die Laborabläufe anhand standardisierter Schnittstellen bis hin zur Gestaltung und Bewertung der Prozessketten. Hier ist die Kombination aus unserem Know-how aus der Produktion und dem Wissen der Biologen und Mediziner enorm wertvoll: So können wir anhand systematischer Darstellungen bislang manueller Abläufe Anlagen auslegen, die sich selbstständig regeln und die biotechnologischen Prozesse unter Einbezug speziell entwickelter oder angepasster Messtechnik automatisieren.