Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

Vollautomatisierte Zellkultur

Labortätigkeiten erfordern oft Routinearbeiten, die von geschultem Personal durchgeführt werden müssen. Vollautomatisierte, modulare Labore erhöhen Durchsatz und Reproduzierbarkeit – zum Beispiel zur Kultivierung von Stammzellen.

© Fraunhofer IPT

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Individuelle Einzellösungen

Neue, leistungsfähige Prozesse erfordern auch das entsprechende Equipment – wir entwickeln individuelle Systeme für anspruchsvolle Automatisierungsaufgaben im Laborumfeld.

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Laborautomatisierung

Höhere Reproduzierbarkeit durch automatisierbare Laborprozesse

Routinearbeiten im Labor sind arbeitsintensiv und erfordern meist qualifiziertes Fachpersonal mit spezialisiertem Know-how. Viele dieser Tätigkeiten im Labor können jedoch automatisiert werden, um die Reproduzierbarkeit zu erhöhen und den Durchsatz zu steigern – und damit das Fachpersonal zu entlasten.

Ein Beispiel für solch zeit- und arbeitsintensiven Laborprozesse ist die Vermehrung von Stammzellen. Um die repetitiven Vorgänge für die Mitarbeiter zu reduzieren und menschliche Fehler durch Interaktion mit den Zellen zu vermeiden, bietet das Fraunhofer IPT Lösungen für die automatisierte Kultivierung von Stammzellen im Labor. Dabei greifen wir auf Erfahrungen aus vergangenen und aktuellen Projekten zurück, in denen wir sowohl vollautomatisierte Laboranlagen als auch teilautomatisierte Anlagen für die Herstellung von Stammzellen für Forschung und Therapie entwickelt haben.

Gerne unterstützen wir Sie und geben Ihnen Handlungsempfehlungen zur Erstellung von voll- und teilautomatisierten Anlagenkonzepten sowie individuelle Prozessautomatisierung in Ihrem Labor. An dieser Stelle legen wir ein besonderes Augenmerk auf die Einhaltung der GMP/GAMP-Empfehlungen (Good Manufacturing Practice/Good Automated Manufacturing Practice), sodass die biologischen Prozesse konform zu diesen Richtlinien ausgeführt werden.

Sie möchten Ihre Laborprozesse bei uns testen? Die StemCellDiscovery ist ein vollautomatisiertes Labor, welches als Testbed für kooperierende Universitäten und Unternehmen zur Verfügung steht.

Unser Leistungsangebot

  • Unterstützung in der Automatisierung von Laborprozessen
  • Erstellung von Laborautomatisierungskonzepten (voll- oder teilautomatisiert)
  • Leitsystementwicklung und -anpassung
  • Anlagenplanung und Inbetriebnahme
  • Automatisierung und Optimierung von Laborprotokollen
  • GMP-konforme Konzipierung und Konstruktion

Module für die Teilautomatisierung im Labor

Decapper – Automatisiertes Öffnen und Verschließen von Behältern mit Schraubverschluss

Das Fraunhofer IPT entwickelt Geräte zum automatisierten Öffnen und Verschließen von Zell- und Flüssigkeitsbehältern mit Schraubverschluss.

CoolGate – Gekühlte Lagerung und automatisierte Bereitstellung wärmeempfindlicher Flüssigkeiten

Der Innenraum des CoolGates kann auf 4 °C abgekühlt werden, um Behälter mit wärmeempfindlichen Flüssigkeiten für längere Zeit zu lagern. Eine integrierte Mechanik transportiert die Flüssigkeitsbehälter zur Entnahmestelle, sodass ein Roboter sie übernehmen kann.

Greifer – Greifen von Objekten verschiedener Form und Größe

Speziell geformte Greifer, die wir am Fraunhofer IPT für unterschiedliche Aufgaben entwickelt haben, können verschiedene Objekte innerhalb der Anlage bewegen, ohne dass die Greifer dafür getauscht werden müssen.

Schleuse – Transfer von Materialien zwischen Räumen mit verschiedenen Reinraumgraden

Diese Schleuse ermöglicht die Überführung von Material von einem Raum mit hohem in einen mit niedrigerem Reinraumgrad. Ein Belüftungssystem verhindert die Kontamination, während eine integrierte Kühlung auch die Aufnahme wärmeempfindlicher Flüssigkeiten erlaubt.

Kooperation

Informieren Sie sich über die unterschiedlichen Kooperationsmöglichkeiten, die sich bei der Zusammenarbeit bieten.

Kooperation

Individuelle Lösungen für eine vollautomatisierte Laborumgebung

Leitsystem

Automatisierung von Prozessen im adaptiven vernetzten Labor

Das Produktionsleitsystem, das wir am Fraunhofer IPT gemeinsam mit Partnern entwickelt haben, erlaubt die Vernetzung verschiedener Maschinen in der Laborautomatisierung, beispielsweise Inkubatoren, Zentrifugen, Roboter, High-Speed-Mikroskope. Prozesse können dadurch automatisiert und flexibel gestaltet werden.

Scheduling und Optimierung

Intelligente Steuerung automatisierter Laborprozesse

Die Arbeit mit Stammzellen führt oft zu schwer vorhersehbaren Prozesszeiten und komplexen Prozessen mit häufigen Medienwechseln, Splits und vielem mehr. Mithilfe künstlicher Intelligenz kann die Produktionsplanung und -steuerung optimiert und ein effizienterer Einsatz von Maßnahmen zur Laborautomatisierung gewährleistet werden.

© Fraunhofer IPT (Foto: Matthias Kneppeck, Bildschön GmbH)

Produktionsplanung und Kostendarstellung

Optimale Planung und Bereitstellung der Verbrauchsmaterialien

Durchgängige Prozessüberwachung und Datenerfassung ermöglichen es, effizient auf Abweichungen im Prozessablauf zu reagieren und Materialbedarfe genauer anzupassen. Visualisierungen des Materialbestands erlauben dem Anwender eine präzise und vorausschauende Materialplanung.

Anwendungen

Online-Messtechnik in der Zellkultur

Die Automatisierung von Zellkultur-Prozessen erfordert geeignete Messtechnik, um das Zellwachstum zu überwachen. Durch individuelle Messtechik kann eine umfassende Qualitätskontrolle in automatisierten Produktionsumgebungen gewährleistet werden.

Sondermaschinenbau

Das Fraunhofer IPT entwickelt exakt auf die Wünsche des Anwenders spezifizierte Sonderlösungen für die Laborautomatisierung, wie beispielsweise Entwicklung und Betrieb von vollautomatisierten Anlagen für Zellkulturprozesse.

Konzeptentwicklung

Laborautomatisierung kann die Effizienz und den Durchsatz von Prozessen steigern – wenn sie an der richtigen Stelle eingesetzt wird. Wir erarbeiten individuelle Lösungen zu allen Bereichen der Automatisierung.

Automatisierte
Zellproduktion

Das Fraunhofer IPT entwickelt vollautomatisierte Anlagen zur Herstellung von pluripotente oder mesenchymale Stammzellen. Die Anlagen können Zellen im Hochdurchsatz oder im großen Volumen für die skalierte Produktion herstellen. Modernste Technik sorgt für eine optimale Qualitätskontrolle.

 

 

Pipettierprozess-
entwicklung

Die Automatisierung von Laborprotokollen beinhaltet in vielen Fällen Pipettierprozesse. Durch unsere langjährige Erfahrung mit Liquid-Handling-Systemen haben wir eine Bibliothek mit Funktionsbausteinen angelegt, die verschiedenste Pipettierprozesse vollautomatisiert abbildet.

Automatisierung von
Laborprotokollen

Die Bearbeitung von Zellen erfordert viele Schritte, wie Medienwechsel, Ablösen und Aussäen von Zellen, Cryokonservierung, Genomeditierung oder Probenhandling für die Qualitätskontrolle. In unseren Projekten entwickeln wir automatisierbare Protokolle für das reproduzierbare Handling von Zellen. 

Projekte

StemCellFactory

Im Projekt werden standartisierte und integrierte Verfahren zur personalisierten stammzellbasierten Wirkstoffprädiktion genutzt, um Testsysteme für Wirkstofftestung und Pharmakotherapie im Bereich neuropsychiatrische Erkrankungen zu entwickeln.

 

Zum Projekt

AutoStem

Stammzellen sind vielversprechende Kandidaten für die Zelltherapie. Im EU-Projekt AUTOSTEM wurde eine vollautomatisierte Anlage entwickelt um Zellen in einer roboterunterstützten Umgebung herzustellen.

 

 

 

Zum Projekt

JointPromise

In JointPromise wird eine Fertigungsplattform zur automatisierten Herstellung komplexer Gelenkimplantate für die regenerative Therapie aufgebaut.

Zum Projekt

RNAuto

Im Projekt RNAuto haben sich Forscherinnen und Forscher zum Ziel gesetzt, automatisierte Produktionsprozesse für innovative mRNA-Wirkstoffe für eine nachhaltige und wirtschaftliche Gesundheitsversorgung zu entwickeln.