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Nr. 3/2017 – 18. Jahrgang

Laborautomation

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29.06.2017 13:15:46 Uhr

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28.06.2017 14:52:51 Uhr

Der Markt für die Laborautomation wächst immer schneller Dr. Martin Laqua, BIOCOM AG, Berlin Die Automatisierung in den Life Sciences nimmt Fahrt auf. Die Hersteller bieten neben standardisierten, fest integrierten Automationssystemen immer häufiger auch modulare Systeme an.

Damit profitieren auch kleine Labore von den Vorteilen der Laborautomatisierung. Sie setzen die neuen Geräte aber unter Druck: Für viele rechnen sich die hohen Investitionskosten nicht.

Aller Anfang ist schwer – so das übertragene Fazit einer Mitte Juni erschienenen Marktanalyse von Kalorama Information zum Einsatz von Robotern im Labor, einem auf den Gesundheitsmarkt spezialisierten Informationsdienstleister. Obwohl es vielerorts Geräte zum automatischen Probentransport, zum Öffnen und Schließen von Probenbehältern, zum Zentrifugieren oder zum Management von Flüssigkeiten gibt, sind Investitionen in die Laborautomation insbesondere für die kleinen Labore offenbar eine hohe Hürde: In Laboren, die täglich nicht mehr als 100 Tests durchführen, liegt der Automatisierungsgrad laut Kalorama bei 10% und darunter. Die Hersteller sollten sich daher noch mehr als jetzt auf die Herstellung skalierbarer, modularer robotischer Systeme konzentrieren. Zum einen seien sie flexibler kombinierbar, zum anderen kosteten sie weniger. Dass im Vergleich zu anderen Industrien der Automatisierungsgrad in den Laboren noch gering ist, zeigt eine Zahl aus der klinischen Diagnostik: 60% der Kosten für einen Test sind Personalkosten.

Integration ist Trumpf Ein Nutzerwunsch der vergangenen Jahre verliert zunehmend an Bedeutung: Da die Geräte mittlerweile deutlich kleiner sind, nehmen sie nicht mehr so viel Platz im Labor weg. Auf der anderen Seite wird die Einbindung robotischer Lösungen in bestehende Arbeitsabläufe immer wichtiger. Das gilt für die nahtlose Integration von Pipettierautomaten in bestehende Laborinformationssysteme genauso wie für das Zusammenspiel von NGS-Systemen mit der lokalen sowie Cloud-basierten IT-Infrastruktur.

Ein aktueller Marktreport von Transparency Market Research sagt ein weltweites Wachstum des Bereiches „Healthcare Automation“ um jährlich 8,2% bis 2025 voraus – von 28,3 Mrd.

US-Dollar 2016 auf dann knapp 59,0 Mrd. USDollar. Verglichen mit den Prognosen von vor zwei Jahren (+6,7%) entwickelt sich der Sektor somit deutlich dynamischer als erwartet. Das Wachstum wird zum einen durch technologische Fortschritte wie zum Beispiel durch neue Mikrofluidik-Technologien ermöglicht. Zum anderen gebe es vielerorts einen Mangel an Laborfachkräften.

Gesamtzahl der Tests steigt weiter Der Einsatz von Automationslösungen durch marktdominierende Anbieter drückt auf die Preise. Da aufgrund der Ausweitung der Gesundheitsdienstleistungen in den Schwellenländern, dem Aufkommen präventiver Tests und einer proportional immer älter werdenden Gesellschaft auf der ganzen Welt die Gesamtzahl der Tests aber weiterhin von Jahr zu Jahr steigt, finden auch hunderte kleine und mittelständische Unternehmen noch ihre Nische.

Derzeit beherrschen in den meisten europäischen Ländern die vier oder fünf größten Anbieter maximal 40% des Marktes für klinische Diagnostik. Doch Experten zufolge wird diese Fragmentierung abnehmen. Der Trend zur Laborautomatisierung und hohen regulatorischen Anforderungen im Gesundheitswesen begünstigt deutlich die großen Unternehmensgruppen. International tätige Laborketten können auf nationalen Märkten unabhängig von variablen regulatorischen Bedingungen operieren und das unternehmerische Risiko minimieren. Darüber hinaus können große Laborbetreiber mit hohen Kapazitäten oft Geld durch Materialeinkäufe, Synergien im Personalwesen und durch effizientere Nutzung von Großgeräten sparen. In Summe steht in den kommenden Jahren die fortschreitende Konsolidierung des Labormarktes zu erwarten.

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29.06.2017 13:15:55 Uhr

Laborautomation Interview

„Life Sciences tragen noch nicht zum Boom bei“ Seit sieben Jahren befinden sich die deutschen Hersteller von Robotik- und Automationslösungen auf einem Wachstumskurs. Laut Branchenverband VDMA hat sich der Umsatz in sieben Jahren verdoppelt. 2016 wurden 12,8 Mrd. Euro umgesetzt. Allein die pharmazeutische Industrie widersteht dem Trend: Die Zahl der neu installierten Industrieroboter bleibt auf niedrigem Niveau. LABORWELT sprach mit VDMA-Fachverbandsleiter Patrick Schwarzkopf über die möglichen Ursachen.

LABORWELT Im Juni hat der VDMA aktuelle Zahlen zur deutschen Robotik- und Automationsindus­ trie vorgestellt. Welche Branchen und Länder zeichnen sich für den erzielten Rekordumsatz verantwortlich?

Schwarzkopf Wir unterscheiden hier die beiden Sparten Pharma und Kosmetik sowie Medizin-, Präzisions-, Mess- und Regeltechnik. Nach unserer Analyse wurden 2016 in Deutschland insgesamt 20.025 Industrieroboter neu installiert. Lediglich 231 Industrieroboter entfielen dabei auf die Pharma- und Kosmetikindustrie, 169 Stück auf die Medizintechnik-Sparte. Wie ein Vergleich mit den Zahlen von der International Federation of Robotics IFR zeigt, wurden in Deutschland damit etwa 10% der Roboter in diesem Bereich in Betrieb genommen. Laut IFR wurden 2015 im Bereich Chemie, Pharma und Kosmetik weltweit 2.136 Industrieroboter neu installiert, im Bereich Medizintechnik und optische Instrumente insgesamt 1.377 Roboter.

LABORWELT Das klingt nicht nach einer Erfolgsgeschichte …

Schwarzkopf Das stimmt. Roboter haben sich in diesen an sich hochautomatisierten Branchen noch nicht durchgesetzt. Nach dem in Pharma- und Kosmetikindustrie 2014 immerhin 293 Stück neu dazukamen, waren es 2015 nur noch 252 und 2016 wie gesagt 231.

LABORWELT Wie kommen Sie zu dem Schluss?

Schwarzkopf Wir haben die Besucherzahlen der alle zwei Jahre in München stattfindenden Messe Automatica verglichen. Die Zahl der Aussteller, die das Thema Life Sciences auf dem Schirm hat, stieg um 45% von knapp 1.200 im Jahr 2014 auf mehr als 1.700 vor einem Jahr.

LABORWELT Gibt es auf die Life Sciences spezialisierte Anbieter?

Schwarzkopf Die Automobilindustrie ist natürlich sehr wichtig, gefolgt von Elektronikindustrie und Maschinenbau. Die meisten Abnehmer sind Unternehmen aus Deutschland. Mit 30% und 10% sind die Märkte Europa und China am zweit- und drittwichtigsten.

LABORWELT Und wie sieht es in den Life Sciences aus?

also Automationslösungen im diagnostischen Labor oder in einer Pharmaforschungsabteilung, wird in unserer Statistik nicht detailliert erfasst, ist aber ein wachsender Markt.

Patrick Schwarzkopf

Schwarzkopf Die Automation von Life-Sciences-Anwendungen gehört aufgrund der branchenspezifischen Zertifizierungen und der speziellen Reinraum­anforderungen zu den anspruchsvollsten Disziplinen für Anlagenbauer und Roboterhersteller. Zwar haben einige Firmen Know-how in dieser Branche aufgebaut, dennoch hat sich kaum ein Anbieter exklusiv auf die Life Sciences spezialisiert. Dafür ist die Branche noch zu klein.

Der diplomierte Sprachwissenschaftler und Volkswirt stieß 1999 zum Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau e.V. (VDMA). Zu Beginn baute er das VDMA-Forum Fabrikautomation auf. Seit März 2014 ist er Geschäftsführer des VDMA-Fachverbandes Robotik + Automation. Zudem ist Schwarzkopf Direktor des europäischen Robotikverbandes EUnited Robotics sowie Mitglied des Executive Board der International Federation of Robotics (IFR).

LABORWELT Was unterscheidet den Laborroboter von seinen Geschwistern in der Labor- oder Elek­ tronikindustrie?

LABORWELT Trotzdem elektrisiert das Thema Automation die Branche. Wie kommt es zu diesem Widerspruch?

LABORWELT Was versteckt sich hinter dem Konzept eines Rundschalttisches?

Schwarzkopf Wir müssen hier den Bereich Fertigung und Montage, den wir als VDMA vorrangig im Blick haben, vom Bereich Auswertung trennen. Viele im VDMA organisierte Hersteller bauen Linien für die Medizintechnik-Industrie. Wenn es um Einwegartikel geht, sprechen wir von extrem hohen Stückzahlen. Ein Beispiel sind Inhalatoren für Asthmapatienten. Hier sind Roboter bereits gang und gebe. Der Bereich Auswertung,

Schwarzkopf Die Robotersysteme sind für kleine Traglasten ausgelegt und vergleichsweise schnell. Ansonsten kommen aber sowohl die klassischen, stehenden Scara-Roboter als auch die oben aufgehängten Delta-Roboter je nach Anwendungsfall zum Zug. Auch bei den Anlagekonzepten halten sich lineare Transfersysteme und Rundschalttische die Waage.

Schwarzkopf Wie auf einer Schallplatte rotiert die Probe an mehreren am Rand installierten Verarbeitungsstationen vorbei. Dabei dreht sich die Platte nicht kontinuierlich, sondern um eine festgelegte Gradzahl. Bei linearen Transfersystemen liegen die Verarbeitungsstationen hintereinander. Der problemlose Austausch der Module macht dieses Anlagekonzept sehr flexibel. Mit Rundschalttischen erreicht man hingegen hohe Fertigungstakte.

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29.06.2017 13:17:35 Uhr

Wirtschaft Laborautomation

HTGF

Sartorius

Kapital für Signatope und Tolerogenixx

Ein Pflaster fürs Herz



Der High-Tech Gründerfonds (HTGF) gab Ende Mai zwei Seedinvestments in Start-ups bekannt. Die Reutlinger Signatope GmbH ist eines davon. Das Team arbeitet an einer speziesübergreifenden Analyse von Biomarkern, die die Testung von Medikamenten auf Wirkung und Verträglichkeit vereinfachen könnte. „Unser Verfahren liefert unabhängig vom gewählten Testmodell quantitativ vergleichbare Daten.

Wir können in Urin- oder Blutproben selbst geringste Mengen der Biomarker identifizieren.

Das spart signifikant Zeit und Kosten bei der Arzneimittelentwicklung“, erklärt Geschäftsführer Oliver Pötz. „Nichtinvasive Biomarkertestverfahren werden im Vergleich zu den klassischen histopathologischen Methoden mit Gewebeschnitten in der Arzneimittelentwicklung immer wichtiger“, ergänzt Lena Krzyzak, Investmentmanagerin beim HTGF. Signatope wurde im August 2016 zusammen mit dem NMI Naturwissenschaftlichen und Medizinischen Institut an der Universität Tübingen gegründet.

Das Nachweisverfahren von Signatope basiert auf speziellen Antikörpern, die extrem kurze Epitope aus nur drei Aminosäuren erkennen.

Mit vielen verschiedenen solchen Antikörpern und einem Massenspektrometer kann man eine Vielzahl an Proteinen quantifizieren. Das Testsystem kann über die Artgrenze hinweg das gleiche Protein analysieren. Das vereinfacht und beschleunigt die Tests – und macht sie auch günstiger.

Das zweite vom HTGF präsentierte Seed­ investment wurde eigentlich bereits im Dezember 2016 getätigt. Es ging an die Heidelberger Tolerogenixx GmbH. Die Firma verfügt



Mit dem Ziel, künstliche Herzgewebe klinisch herzustellen, hat sich die Repairon GmbH vor drei Jahren aus der Universitätsmedizin Göttingen (UMG) ausgegründet. Ende Juni schloss das Start-up mit Sitz im Göttinger Science Park eine Finanzierungsrunde in unbekannter Höhe erfolgreich ab. Mit dabei als strategischer Partner: die Göttinger Sartorius AG. Repairon entwickelt künstliche Gewebe aus Stammzellen für die Reparatur defekter Organe. Als erstes therapeutisches Produkt soll ein sogenannter Engineered Heart Muscle (EHM) als Herzpflaster für die Anwendung bei Herzmuskelschwäche hergestellt werden.

Mit dem eingeworbenen Kapital kann Repairon den nächsten Schritt in der Translation neuer Erkenntnisse aus dem Herzzentrum der Universitätsmedizin Göttingen in die klinische Anwendung weiter verfolgen. Zusammen mit Sartorius soll nun der Zellkultur-Prozess der Herzpflasterherstellung optimiert werden.

Weitere lokale Investoren sind die S Unternehmensbeteiligungsgesellschaft mbH & Co. KG (Sparkasse Göttingen) und die 3LC Venture GmbH & Co. KG. „Wir wollen am Standort Göttingen gemeinsam mit unseren Partnern zellbasierte Arzneimittel für die Wiederherstellung der Pumpkraft des kranken Herzens entwickeln“, so Wolfram-Hubertus Zimmermann, Direktor des Instituts für Pharmakologie und Toxikologie der UMG. In Deutschland sind jährlich etwa zwei Millionen Patienten von Herzmuskelschwäche betroffen. Einzige wiederherstellende Behandlungsmaßnahme in fortgeschrittenen Stadien ist eine Herztransplantation.

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über eine patentierte und in einer klinischen Phase I getestete Zelltherapietechnologie zur maßgeschneiderten Immunsuppression. Damit können unerwünschte Abwehrreaktionen des Immunsystems gezielt abgeschaltet werden.

Organspendern werden dabei eine Woche vor geplanter Organspende weiße Blutkörperchen entnommen. Diese werden mit dem von Tolerogenixx entwickelten Therapiekit verändert und noch am selben Tag dem Organempfänger übertragen. Dadurch wird der Empfänger mit

Signatope-Geschäftsführer Oliver Pötz den Spendermerkmalen vertraut. Neben dem Einsatz dieser Technologie bei Organtransplantationen bieten sich laut Tolerogenixx Chancen im Hinblick auf das Vorbeugen und die Behandlung von Autoimmunerkrankungen wie zum Beispiel Multiple Sklerose und Systemischer Lupus. Mit der Finanzierung in der Tasche will das Unternehmen die multizentrische Phase II-Studie vorbereiten, die für das Frühjahr 2018 geplant ist. Während die Investmentsumme des HTGF bei Signatope 600.000 Euro beträgt, hielt man sich bei Tolerogenixx zu diesem Thema bedeckt.

29.06.2017 13:17:49 Uhr

Laborautomation Modulare Systeme

Skalierbare Middleware oder überdimensionierte Standardlösung?

Alexander Brendel, infoteam Software AG, Bubenreuth Vernetzte Laborgeräte, die die Wartungsintervalle intelligent vorhersagen können; Betriebs- und Versuchsdaten, die von überall aus eingesehen und analysiert werden können; elektronische Laborbücher, die Messwerte automatisiert erfassen und die Nachverfolgbarkeit ermöglichen: All diese Szenarien stecken hinter dem Trendbegriff „Labor 4.0“. Die Grundlagen dafür sind Digitalisierung und eine Vernetzung der unterschiedlichen IT-Ebenen im Labor – begonnen bei den Laborgeräten bis hin zu Laborinformations- und ERP-Systemen. Doch genau für diese Vernetzung gibt es unterschiedliche Vorgehensweisen, je nach Anforderungen.

Wie lassen sich Betriebs- und Versuchsdaten aus dem Labor effizient sowohl auf Laborebene als auch verdichtet auf Unternehmensebene nutzen? Und wie lassen sich bislang manuelle Prozesse digitalisieren und automatisieren? Diese beiden Fragen gewinnen in den vergangenen Jahren zunehmend an Bedeutung und erfahren durch den Trendbegriff „Labor 4.0“ in jüngster Vergangenheit zusätzliche Schubkraft.

Viele Unternehmen erhoffen sich von Laborinformationssystemen (LIMS) die Antwort auf die beiden eingangs gestellten Fragen.

LIMS haben sich über die Jahre hinweg meist zu Enterprise-Resource-Planning-(ERP-)Systemen weiterentwickelt. Dadurch liegt ihr Fokus auf der Planungs- und Managementebene und weniger auf der Laborebene. Mit sogenannter Middleware versuchen viele

LIMS-Anbieter nun, ihre Standardprodukte wieder verstärkt auch in Richtung Laborebene zu öffnen und die hier entstehenden Daten und Prozesse einzubinden. Doch anders als echte Middleware-Lösungen beschreibt der Begriff bei den meisten Standard-LIMS lediglich die Möglichkeit, Labordaten ins LIMS zu integrieren und hier sämtliche Berechnungen durchzuführen. Änderungen im Prozessablauf können somit nicht auf Laborebene, sondern nur auf der höheren IT-Ebene durchgeführt werden. Deshalb bietet sich der Einsatz einer solchen Standardsof tware insbesondere bei Unternehmen mit hochgradig starren oder standardisierten Prozessabläufen – wie beispielsweise im Produktions- oder IVDUmfeld – an. Zudem sind Standardprodukte schnell verfügbar, die Wartung des Systems lässt sich ausgliedern und es ist keine ver-

gleichsweise zeitintensive Vorarbeit für die Implementierung nötig. Allerdings sind LIMS meist klassische Top-down-Lösungen: Die Software gibt also strukturelle Bedingungen für den Einsatz vor. Individuelle Anpassungen an die Strukturen im Labor sind nur eingeschränkt möglich und kostenintensiv. Zudem ist der Funktionsumfang der Software für die meisten Anwender überdimensioniert.

Bottom-up: Skalierbare Middleware Bei Unternehmen mit flexiblen Laboranforderungen und -prozessen bietet sich deshalb eine richtige Middleware-Lösung als Verbindungsstück zwischen Labor- und Managementebene an. Die Middleware ermöglicht den Laborverantwortlichen ohne den Umweg über das LIMS direkten Zugriff auf Geräte, Prozesse und Versuchs- sowie Betriebsdaten – gleichzeitig werden alle notwendigen Daten gebündelt an das LIMS weitergegeben. Im Gegensatz zu Top-down- verfolgen solche MiddlewareLösungen üblicherweise den Bottom-upAnsatz. Die Anforderungen des Labors an die Software geben hier die individuelle Entwicklung der Middleware vor. So deckt sie alle Vorgaben ab – ohne unnötige Mehrfunktionen. Um trotz Individualität kostenintensive Neuentwicklungen zu minimieren, bietet sich der Einsatz von modularen Frameworks an, die bereits vorprogrammierte Funktionen zur Verfügung stellen. Passend zusammengesetzt bilden sie das Softwaregrundgerüst, das dann individuell ausgestaltet wird. Typischerweise sind im Zuge von Labor 4.0 vier MiddlewareModule relevant: 1 Integration von Geräten, Ansteuern von Geräten, Konsolidierung und Weitergabe von Prozess-, Mess- und Metadaten an übergeordnete IT-Systeme; 2 Digitale Dokumentation, wie zum Beispiel ELN oder digitale Arbeitsanweisungen (SOP); 3 Analysewerkzeuge für Versuchsdaten (Design of Experiments), Data Mining; 4 Auslastungsdaten von Laboren, Geräteinventarisierung, digitales Zeitmanagement Für kleine Unternehmen oder Labore ist die Middleware also häufig sogar eine Alternative zum LIMS, denn skalierbare Lösungen lassen sich um Module erweitern, die viele Aufgaben eines Standard-LIMS übernehmen können.

Automatisierungspyramide im Laborumfeld mit skalierbarer Middleware als Bindeglied zwischen Laborebene und Managementsystemen (LIMS, ERP)

infoteam Software AG Am Bauhof 9, 91088 Bubenreuth Tel.: +49(0)-9131-7800-0 Fax: +49(0)-9131-7800-50 www.infoteam.de

Abb.: infoteam Software

Kontakt

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28.06.2017 14:55:10 Uhr

Advertorial

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electronic

Sensorlösungen direkt vom Spezialisten Als einer der führenden Hersteller und Lösungsanbieter in der industriellen Automation gehört Leuze electronic weltweit zu den Innovationsführern im Bereich Optosensorik. terleiten. Leuze electronic versteht sich als Entwicklungspartner seiner Kunden und bietet diesen neben Standardkomponenten auch individuelle kundenspezifische Einzel- oder Komplettlösungen an. Durch die eigene Hardware- und Softwareentwicklung in weltweiten Technologiezentren können die sensor people schnell auf Kundenanforderungen reagieren und eine lange Verfügbarkeit ihrer Geräte über den gesamten Lebenszyklus des im Labor eingesetzten Instrumentes sicherstellen.

Flexibilität ist unsere Stärke

Gegründet im Jahr 1963, verfügt das Unternehmen mit Stammsitz in Owen/Teck (Deutschland) über spezifisches Applikations-Know-how sowie breites Branchenwissen. Über 1.000 Mitarbeiter an 22 Standorten sind in Entwicklung, Produktion, Vertrieb und Service tätig, unterstützt von mehr als 40 Vertriebspartnern weltweit. Innovative Produktentwicklungen, maßgeschneiderte Gesamtlösungen und ein umfangreiches Serviceangebot stehen für das „Smart Sensor Business 4.0“ bei Leuze electronic. Zum Portfolio gehören schaltende und messende Sensoren, Identifikationssysteme, Lösungen für die Bildverarbeitung und Datenübertragung sowie Komponenten und Systeme für die Arbeitssicherheit.

Abb.: Leuze electronic

Sicherheit trifft Effizienz Mit über 50 Jahren Sensor-Know-how im Bereich Identifikation punktet Leuze electronic auch im Labor­umfeld und bietet Anwendern intelligente Lösungen für Laborautomation,

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Medizintechnik und Pharma. Als Spezialist in der Laborautomation bietet Leuze elec-tronic seinen Kunden ein umfassendes Produktportfolio aus einer Hand für nahe­zu jede Aufgabenstellung, beispielsweise Barcode-Lesung, 1D- und 2D-Code-Lesung von Kurzdistanz bis Multilane sowie Point of Care. Das Unternehmen garantiert seinen Anwendern eine lange Verfügbarkeit seiner Sensoren – passend zum Lebenszyklus der Instrumente der Kunden. Neben Zuverlässigkeit und Leistungsfähigkeit legen die sensor people großen Wert auf eine einfache Handhabbarkeit bei Montage, Einrichtung und Bedienung ihrer nach ISO 13485 zertifizierten Produkte. Spezialisten unterstützen die Kunden weltweit bereits beim Layout der Applikation. Dies spart nicht nur Zeit, sondern gewährleistet auch höchste Sicherheit. Speziell wenn es um die lückenlose Identifikation und Rückverfolgbarkeit von Proben im Labor geht, gilt bei der Analyseautomatisierung die Nullfehlertoleranz. Alle installierten Codeleser müssen unabhängig von der eingesetzten Technologie absolut zuverlässig die relevanten Codes erfassen und wei-

Jahrelange Erfahrung und Kompetenz im Bereich Identifikation sowie weltweite Präsenz ermöglichen es Leuze electronic, flexibel neue Trends aufzugreifen, zu begleiten und voranzutreiben. Das Ergebnis: höchstes Tempo und Zuverlässigkeit bei Karussellen, maximale Zuverlässigkeit bei kurzen wie auch langen Distanzen, effiziente Automatisierung direkt am Gerät und komfortable Trackinglösungen für einen lückenlosen Informationsfluss. Unsere Codeleser sind elementarer Bestandteil moderner Trackingsysteme bei der Detektion von 1D- und 2D-Codes, seien diese gedruckt oder direkt markiert. Der Kunde kann aus einem umfangreichen Produktportfolio wählen, das für nahezu jede Aufgabenstellung eine nachhaltige Steigerung der Effizienz, Zuverlässigkeit und Sicherheit ermöglicht.

Kontakt Leuze electronic GmbH + Co. KG In der Braike 1, 73277 Owen Tel.: +49(0) 7021 573-0 Fax: +49(0) 7021 573-199 info@leuze.de www.leuze.de 18. Jahrgang | Nr. 3/2017 | VII

29.06.2017 13:18:12 Uhr

Laborautomation Probenaufreinigung

Reproduzierbare Pipettier-Ergebnisse Dipl.-Ing. Michael Beer, Analytik Jena AG, Jena Aufgrund der stetig wachsenden Anforderungen an zu bearbeitende Proben sowohl im akademischen Umfeld als auch in der Industrie kommt den Automatisierungslösungen eine immer bedeutsamer werdende Rolle zu. Die Aufreinigung genomischer DNA ist der Ausgangspunkt für eine Vielzahl von Prozessen und dementsprechend liegt der Fokus auf Quantität und Reinheit der isolierten DNA für alle nachfolgenden Anwendungen.

Herkömmliche Extraktionsverfahren basieren auf der Handhabung von geringen Probenmengen. Das bedingt sich mehrfach wiederholende Aufreinigungsprozeduren – meist unter Verwendung teurer Reagenzien. Zudem erhöht sich hierdurch das Risiko, dass wertvolles Probenmaterial verlorengeht.

Die sogenannnte Smartextraction ist eine Technologie der Analytik Jena AG zur Extraktion hochmolekularer DNA. Sie bildet einen grundlegend neuen Weg zur automatisierten Isolierung und Aufreinigung von Nukleinsäuren.

Smartextraction kombiniert die patentierte Extraktionschemie (DC-Technology®) mit einer intelligenten Oberfläche, genannt Smart Modified Surface. Smartextraction vereinfacht die gesamte Durchführung deutlich und setzt dabei neue Maßstäbe in Sachen Effizienz, Ausbeute und Qualität der DNA. Auf Grund hoher Bindekapazitäten ist es möglich, besonders große Mengen an hochmolekularer DNA zu gewinnen. Verglichen mit herkömmlichen

Extraktionsverfahren erhöht sich der Ertrag an extrahierter Nukleinsäure enorm. Die Smart Modified Surface ermöglicht zudem die Abbildung des gesamten Extraktionsprozesses innerhalb einer Pipettenspitze. Die extrahierte DNA bindet selektiv, gefolgt von einem effizienten Elutionsschritt. Die SmartextractionTechnologie greift weder auf die Verwendung von Phenol/Chloroform, Ionenaustauschern, Filtersäulen oder Filterplatten zurück, noch wird eine Suspension von magnetischen oder paramagnetischen Partikeln zur Bindung der DNA benötigt. Mit Reagenzien vorbefüllte und versiegelte Plastikgefäße vereinfachen zudem die Handhabung und können analog zu den funktionalisierten Pipettenspitzen direkt auf dem Pipettiersystem Cybio® Felix (Abb. 1) verwendet werden. Diese Technologie kommt dem steigenden Bedarf an automatisiertem Liquid Handling besonders entgegen.

Cybio Felix ist ein flexibles, vollautomatisiertes Pipettiersystem mit 1–384 Kanälen

im Volumenbereich von 0,5–1.000 µl. Neben dem hochpräzisen, parallelen Transfer im 96und 384-Well-Format kann auch einkanalig, spalten- oder reihenweise pipettiert werden.

Das entsprechende Zubehör wird automatisch innerhalb einer Pipettierroutine erkannt und gewechselt. Cybio Felix bietet höchste Flexibilität bei minimalem Platzbedarf, was sich insbesondere in seinem einzigartigen Gerätedesign mit je sechs Deckpositionen auf zwei Ebenen widerspiegelt (Abb. 2). Durch das modulare Konzept können applikationsspezifische Konfigurationen jederzeit ergänzt werden.

Auf Grundlage vorgefertigter und optimierter Pipettierroutinen ruht der Fokus stets auf der Applikation.

Material l Cybio Felix-Basiseinheit (OL5015-24-100, Analytik Jena)

l Cybio Felix-Kopf R 96/1000 µl (OL3316-14950, Analytik Jena)

l 96-Kanalmagazin; Kopf R 96/1000 µl (OL3810-13-024, Analytik Jena)

l Abfallbox I (klein) (844-00430-0) l smart Blood DNA Midi prep (a) (845-ASS1208016, 845-ASP-1208016, Analytik Jena)

l Zentrifuge (zum Beispiel Eppendorf 5424R) l thermischer Mixer (zum Beispiel Bioshake iQ, 848-1808-0506, AJ)

l Gelelektrophorese-System (zum Beispiel l l l l l l l

Compact M Elektrophorese-Kammer für Agarosegele, 846-025-200, Analytik Jena) 1 x PBS-Puffer (137 mM NaCL; 2,7 mM KCL, 10 mM Na2HPO4, 1,8 mM KH2PO4) ddH2O (S15-012, GE Healthcare) 1 x TBE Puffer, pH 8,0 LE-Agarose (Biozym, 840004) Roti-Load-DNA mit Glyzerin (Roth, X904.1) Spektrophotometer (Scandrop 250, Analytik Jena) Blut, gefroren und mit EDTA stabilisiert (Lagerung bei -80° C für zwei Monate)

Methoden

l Enzymatische Lyse (Proteolyse) Abb. 1: Pipettiersystem Cybio Felix

und Extraktion Die Lyseschritte erfolgten extern. Dabei wurden das resuspendierte Zellpellet (maximal

Abb.: Analytik Jena

l Lyse der Erythrozyten Aus gefrorenen Vollblutproben gewonnene Erythrozyten (3 ml, stabilisiert mit EDTA) wurden in zwei Schritten lysiert. Im ersten Schritt erfolgt die Ery-Lyse entsprechend den Empfehlungen aus dem Protokoll. Im Anschluss an das Zentrifugieren bei 2.500 g für 5 min wurden die PBMC-Pellets in 120 µl PBS resuspendiert.

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Probenaufreinigung Laborautomation

220 µl), 200 µl der Lyse-Lösung (CBV) und die benötigte Menge an Proteinase K in einem Reaktionsgefäß auf dem Bioshake iQ für 30 min bei 55° C und 800 U/min inkubiert. Anschließend wurde das Lysat in die Reagenzienplatte übertragen. Die Reagenzienplatten des Kits sind mit allen Reagenzien vorbefüllt, welche für die anschließende automatisierte DNAExtraktion benötigt werden. Danach wurde die Reagenzienplatte auf die Geräteposition 10 des Cybio Felix gestellt. Entsprechend der Angaben im Protokoll Smart Blood DNA Midi prep (a) erfolgte die automatisierte Prozessierung und Elution der DNA-Proben.

Abb.: Analytik Jena

l Überprüfung der ausgeführten

DNA-Extraktion Die extrahierte DNA wurde mittels Agarose-Gel verifiziert. Dabei wurden 10 µl jedes Eluates und 7 µl der DNA-Leiter auf ein 0,8% TBE-Gel gegeben (enthält Ethidiumbromid: 5 µl Ethidiumbromid in 100 ml Agarose). Die elektrophoretische Auftrennung erfolgte in einem horizontalen Gelelektrophorese-System unter Anlage von konstanten 127 mA für optimale Laufeigenschaften. Die erzielten DNA-Banden wurden unter Verwendung von UV-Licht visualisiert.

Ausbeute und Qualität der DNA wurde mittels Spektrophotometer bestimmt. Dazu wurden

Tab. 1: Spektralphotometrisch ermittelte Ergebnisse der gDNA-Extraktion aus Vollblutproben unter Verwendung des Scandrop 250 Spur

Vollblut

A260:280

A260:230

Konzentration [ng/µl]

Ertrag [µg]

1

DNA-Leiter

–

–

–

–

2

3 ml

1,8

2,6

124

80,6

3

3 ml

1,8

2,4

124

80,6

4

3 ml

1,8

2,4

187

121,6

5

3 ml

1,8

2,1

156

101,4

6

3 ml

1,8

2,2

114

74,1

7

3 ml

1,8

1,9

87,5

56,9

8

3 ml

1,8

2,6

120

78

9

3 ml

1,8

2,3

183

119

10

3 ml

1,8

2,0

168

109,2

11

CO

–

–

0,0

0,0

4 µl jeden Eluates in eine entsprechende Chipcuvette® gegeben. Die Messung wurde bei 1,0 mm Weglänge durchgeführt.

Ergebnisse und Diskussion In Kombination von smart Blood DNA Midi prep (a) mit dem Cybio Felix erfolgte die automatisierte Extraktion genomischer DNA (gDNA) aus

Vollblut-Proben (PBMC) mit einem homogenen Probenvolumen von 3 ml. Eine Agarose-Gelelektrophorese (Abb. 3) und spektralphotometrische Messungen (Tabelle 1) wurden genutzt, um die Qualität und die Ausbeute der isolierten DNA zu bestimmen. Die aus Vollblut isolierte DNA wies ein hohes Molekulargewicht auf, welches die Intensität der DNA-Banden widerspiegelte.

In Tabelle 1 sind die Reinheit (A260:280 und A260:230) und Konzentration der extrahierten

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Laborautomation Probenaufreinigung

Die Extraktionsmethode ermöglicht eine hohe Ausbeute an hochmolekularer DNA. Die Proben wurden zudem ungleichmäßig über die Platte verteilt, um die Vergleichbarkeit und Reproduzierbarkeit der Probenaufarbeitung innerhalb der Reaktionsplatte darzustellen.

Abb. 2: Cybio Felix-Decklayout für die automatisierte Extraktion mit smart Blood DNA Midi prep (a) DNA abgebildet. Bestimmt wurden Reinheit und Konzentration mit dem Scandrop 250 der Analytik Jena AG. Die Qualität der extrahierten DNA ist in Bezug auf die Auswertung der A260:280und A260:230-Verhältnisse exzellent. Ein Wert von 1,8 deutet auf einen hohen Reinheits- und Qualitätsgrad hin.

Analytik Jenas Smartextraction-Technologie ist mit dem flexiblen Pipettiersystem Cybio Felix elegant und effizient automatisierbar. Es können hochwertige und reproduzierbare Pipettierergebnisse erzielt werden, auf deren Grundlage eine hohe Ausbeute an hochmolekularer DNA möglich ist. Auf Basis eines modularen Systems ist der Grad der Automatisierung vom Kunden frei konfigurierbar. Die flexible Automationslösung offeriert eine Lösung zur Verbesserung der Reproduzierbarkeit der Ergebnisse, ferner ermöglicht sie die Erhöhung der „Walk away“Zeit. Die automatisierte Extraktion von DNA für Downstream-Prozesse resultiert in einer einfacheren und parallelen Präparation von Proben, bei minimalem Aufwand und maximaler Konsistenz. Darüber hinaus ist der Cybio Felix auch für weiterführende Liquid HandlingRoutineaufgaben nutzbar.

Abb. 3: Ergebnisse der horizontalen AgaroseGelelektrophorese, automatisiert extrahierte gDNA aus Vollblut Proben (PBMC) unter Verwendung des smart Blood DNA Midi prep (a) in Kombination mit dem Pipettiersystem Cybio Felix. Visualisiert ist eine eingesetzte Menge von 10 µl Eluat auf einem 0,8% Agarosegel, versetzt mit Ethidiumbromid. Bahn 1: Leiter; Bahnen 2-10: DNA aus den kernhaltigen Zellen, isoliert aus jeweils 3 ml Vollblut; Bahn 11: Cut off (Laufkontrolle)

Kontakt Michael Beer Analytik Jena AG Konrad-Zuse-Str. 1, 07745 Jena

Abb.: Analytik Jena

Zusammenfassung

Fluent Laborautomation ®

der nächsten Generation

FLEXIBEL – KOMPAKT – EINFACH IN DER BEDIENUNG • Einfache Steuerung über integrierten Touch Screen • Platzsparend durch vertikale Unterdeck Integration von Drittgeräten • Einfacher Umbau des Workdecks durch Dynamic Deck™ Konzept • Selbstoptimierung der Fahrwege durch Path Finder™ Technologie

www.tecan.com/fluent For research use only – not for use in diagnostic procedures. For disclaimer and trademarks please visit www.tecan.com © 2017 Tecan trading AG, Switzerland, all rights reserved.

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29.06.2017 13:19:02 Uhr

Expertenstatement Laborautomation

Expertenstatement Labor 4.0 Dirk Freystadt, Gilson

Dirk Freystadt

ist Senior VP Portfoliomanagement bei Gilson Inc.

Abb.: Gilson Inc.

LABORWELT Im vergangenen Jahr hat Gilson-CEO Nicolas Paris die Öffnung der Firma hin zu Cloud-basierten Dienstleistungen angekündigt. Dafür hat sich Gilson mit Scinote zusammengetan, einer Firma, die Web-basierte elektronische Laborjournale entwickelt. Wie ist die Zusammenarbeit bisher gelaufen und welche Rückschlüsse hat Gilson aus dem Projekt gezogen?

Freystadt Wie im vergangenen Jahr auf der Messe Analytica in München vorgestellt, sind die Pipetman-Pipetten unsere ersten Produkte, die via Bluetooth-Übertragung direkt mit einem Tablet verbunden werden können. Über eine App wird das Pipettierschema programmiert und während der Durchführung dargestellt sowie automatisch protokolliert. Verbindet man zusätzlich Pipette und Tablet über ein Gateway mit dem Internet können die Pipettierergebnisse auch in einem Cloudbasierten Scinote-Laborbuch abgelegt werden.

Alle Daten, die mit dieser Pipette generiert werden, sind damit jederzeit verfügbar. Getätigte Pipettierschritte können also auch rückblickend zweifelsfrei nachvollzogen werden. Zum Beispiel kann ein Protokoll über die Scinote-Cloud geteilt werden, um es mit anderen Experten ortsunabhängig zu diskutieren. Durch die Anbindung an Scinotes modular aufgebaute, elektronische Open-Source-Laborbücher erweitern sich die Möglichkeiten zur Datenverarbeitung und -speicherung also nochmals.

Die in den USA und Europa durchgeführte Testphase mit den sogenannten Connected Pipettes lief sehr erfolgreich. Gilson wird daher die ersten Serienpipetten, die in das sogenannte Internet der Dinge eingebunden werden können, noch 2017 auf den Markt bringen.

Obwohl Cloud-basierte Anwendungen eine hohe Akzeptanz in privaten und konsumorientierten Geschäftsbereichen haben, ist die Akzeptanz im Bereich der Life Sciences nur gering ausgeprägt, da es hier häufig um unwiederbringliche beziehungsweise vertrauliche Daten geht. Anwendungen für die Cloud-basierte, kontinuierliche Labor-Datensammlung haben das Ziel, das Risiko des Datenverlusts zu reduzieren, die Zusammenarbeit zu fördern und den Forschern mehr Zeit für die eigentliche wissenschaftliche Arbeit zur Verfügung zu stellen. Teams, die die aufgerüsteten Pipetman-Pipetten in Kombination mit Scinotes Laborbüchern in der Testphase genutzt haben, berichten über eine deutliche Verbesserung der Reproduzierbarkeit ihrer Experimente. Es stieg zudem die Geschwindigkeit der Ausführung, das Vertrauen in die eigenen Daten und damit auch in die gezogenen Schlussfolgerungen. Gilson plant daher, künftig auch andere Liquid-Handling- und Analysensysteme mit der Cloud zu verbinden.

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Simple, reliable, and elegant non-contact nanoliter dispensing Non-contact, no pipetting tips, means no carry-over and cross contamination Dispense living cells Dispense a variety of liquids, including but not limited to FVZJTX XTQZYNTSX 5(7 GZǨ JW DMSO up to 100% Scalable, from single samples to high throughput

Dispendix GmbH Meitnerstraße 9 · 70563 Stuttgart · Germany info@dispendix.com · www.dispendix.com

18. Jahrgang | Nr. 3/2017 | XI

28.06.2017 14:57:14 Uhr

Laborautomation Wirtschaft

Übernahme

Synlab kauft in Großbritannien zu öffentliche Institutionen zählen neben multinationalen Unternehmen zum Kundenstamm von Alcontrol, das unter anderem Großlabore in Rotterdam (Niederlande) und Linköping (Schweden) besitzt.

Hochdurchsatzkompetenz eingekauft Dass Synlab nicht vor großen Deals zurückschreckt, hatte Synlab-Chef Bartl Wimmer jüngst in einem Interview mit dem Magazin Finance betont: „Synlab kann sich nach wie vor jede Akquisition in Europa leisten. Aber wir haben keinen Druck. Wir müssen uns nicht beeilen, weil klar ist, dass es noch sehr, sehr viele Möglichkeiten gibt.“ Wenige Tage später wurde die Alcontrol-Übernahme bekanntgegeben. Wimmer sieht Synlab und Alcontrol als „natürliche Partner, da beide Unternehmen in verschiedenen Teilen der Europäischen Union tätig sind“. Synlab biete ein „breites und tiefes Diagnoseportfolio an, während Alcontrol über umfangreiche Kompetenz in der Hochdurchsatzverarbeitung verfügt“.

Neben Cinven sind derzeit der institutionelle Investor Ontario Teachers‘ Pension Plan und der dänische Pharmakonzern Novo Nordisk an Synlab beteiligt. Novo hatte im April eine Kapitalerhöhung von 250 Mio. Euro allein gezeichnet und kommt dadurch jetzt auf ein Fünftel der Anteile. Laut Finance handelt es sich für Novo bei Synlab um ein Finanzinvestment, nicht um eine strategische Beteiligung.

www.laborwelt.de

Abb.: luchschen/istockphoto.com



Vor zwei Jahren sicherte sich die Beteiligungsgesellschaft Cinven die Mehrheit an der Augsburger Synlab International GmbH – einem der größten Laborbetreiber in Deutschland – für 1,85 Mrd. Euro. Nach der Fusion mit der französischen Laborkette Labco wurden im Vorjahr 34 Labore und 2017 bereits mehr als 10 Labore zugekauft. Während die Unternehmensbewertung der meisten Käufe im einstelligen oder niedrigen zweistelligen Millionenbereich lag, ist die Ende Mai angekündigte Übernahme von Alcontrol ein anderes Kaliber. Das Unternehmen beschäftigt Synlabs Angaben zufolge 900 Mitarbeiter und erwirtschaftet aktuell einen Jahresumsatz von rund 95 Mio. Euro. Für einen nicht genannten Betrag will Synlab Ltd das europaweit tätige, britische Laborunternehmen übernehmen. Eine entsprechende Vereinbarung wurde bereits geschlossen. Alcontrol ist auf Umwelt- (Boden & Trinkwasser), Lebensmittel- und Kraftstoffanalysen spezialisiert und betreibt 13 Großlabore in Großbritannien, den Niederlanden und Schweden. Durch die Transaktion erhalte Synlab Zugang zu diesen Ländern und auch dem dänischen Labormarkt. Nationale und regionale

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Lernen Sie auf unserer Homepage auch

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mit dem Gerät erreichen. Chemische Synthesen sind nur ein Aspekt.

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28.06.2017 14:57:37 Uhr

Produktwelt Laborautomation

Totvolumen minimieren, Genauigkeit maximieren Kompakt, hoher Durchsatz, zuverlässig, flexibel, einfach in der Bedienung – so liest sich das Anforderungsprofil an moderne Laborautomationsgeräte. Tecan, der Schweizer Spezialist für Laborautomation, zeigt, wie sich diese Anforderungen umsetzen lassen. Zum Beispiel können Tecans Fluent-Systeme sowohl flüssigkeits- als auch luftbasiert pipettieren.

der Gegenstände wie Platten oder Röhrchen können auch komplexe Arbeitsabläufe einfach programmiert werden.

Weniger komplexe Arbeitsabläufe, wie das Verteilen eines Puffers aus einem Reservoir auf mehrere Platten, können mit Smart Commands erledigt werden. Der Nutzer muss nur Start- und Zielgefäß sowie das Volumen im Zielgefäß bestimmen. Die Detailprogrammierung, wie beispielsweise die Aufnahme der Spitzen oder Definition der Aspirier- und Dispensiervolumina werden von der Software im Hintergrund erledigt. Für die Bedienung ist ein separater Touchscreen direkt an der Plattform angebracht. Die Programmieroberfläche auf dem Steuer-PC wird für die tägliche Arbeit damit nicht benötigt.

Abb.: Tecan // For research use only – not for use in diagnostic procedures. For disclaimer and trademarks please visit www.tecan.com ©2017 Tecan Trading AG, Switzerland, all rights reserved.

Schnell, effizient, kein Anlernen Die Bewegung der Arme wird von der neuartigen Path Finder™-Technologie übernommen.

Für einen Plattentransport müssen so nur Startund Zielort auf dem Deck definiert werden.

Auf Grundlage des 3D-Modells des Workdecks berechnet die Fluentcontrol-Software dann die schnellsten Fahrwege und regelt die Vorfahrtsrechte der Arme. Die hohe Genauigkeit der Armbewegungen macht eine aufwendige Anlernphase bei Standard-Laborartikeln überflüssig. Eine 384-Well-Platte kann beispielsweise auf einem beliebigen Ablagepunkt auf dem Workdeck abgesetzt und direkt mit Flüssigkeit befüllt werden. Die Spitzen des Liquid-HandlingArms treffen die einzelnen Wells mit einer Genauigkeit von 0,1 mm und können zudem Flüssigkeitsmengen bis 2 µl detektieren.

Für Liquid-Handling-Aufgaben: die Fluent-Laborautomationslösung der Tecan-Gruppe

Ein Gerät – viele Möglichkeiten

Neben bewährten Konzepten, wie der Verfügbarkeit in drei Größen und dem parallelen Arbeiten von bis zu drei Armen, bietet Tecans Gerät Fluent Neuerungen, die die gestiegenen Anforderungen im Labor erfüllen. Das patentierte Dynamic Deck™, die Unterteilung des Workdecks in austauschbare Segmente, erlaubt nicht nur den schnellen Umbau von einem Assay zum nächsten, sondern auch beispielsweise die flexible Integration von Geräten unterhalb der Arbeitsfläche. Neben der hohen Deckkapazität ermöglicht Fluent damit eine ideale Ausnutzung des Laborraums.

Je nach Anwendung kann Fluent mit einem flüssigkeits- oder einem luftbasierten Pipettiersystem ausgerüstet werden. Dadurch kann die Plattform entweder mit waschbaren Festnadeln oder mit Wechselspitzen betrieben werden, wenn besonders sensitive Versuche automatisiert werden, wie zum Beispiel im NGS-Bereich.

Mit Fluent lassen sich nahezu alle Arbeitsabläufe im Labor automatisieren, die das Bewegen von Flüssigkeiten beinhalten. Beim Arbeiten mit Zellen ist die schnelle Bearbeitungszeit ein klarer Vorteil. Bei der Probenvorbereitung für Analysen via Massenspektroskopie oder NGS profitieren Anwender von der hohen Genauigkeit und dem geringen Totvolumen. Generelle Vorteile beim Einsatz der Fluent-Automationslösung sind neben der langen „Walk-AwayTime“ und dem gesteigerten Durchsatz auch die größere Reproduzierbarkeit, das Vermeiden von menschlichen Fehlern und damit letztendlich auch eine höhere Datenqualität.

Die neuartige Adaptive Signal Technology™ ermöglicht präzise Detektion von kleinsten Volumina und reduziert so die notwendigen Reagenzienmengen durch eine Minimierung des Totvolumens. Dies spart Kosten, beziehungsweise ermöglicht mehr Versuche mit Reagenzien, die nur in limitierter Menge verfügbar sind.

Programmieren für Jedermann Automation klingt für viele Mitarbeitende in Labors nach aufwendiger Programmierarbeit und Spezialistentum. Die Fluent Control™Software räumt mit diesem Vorurteil auf: die Benutzeroberfläche ist klar strukturiert, das Bedienkonzept intuitiv. Programmiert wird per „drag-and-drop“ auf einem 3D-Modell des Workdecks. Durch Verschieben oder Anklicken

Kontakt Tecan Group Schweiz www.tecan.com 18. Jahrgang | Nr. 3/2017 | XIII

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28.06.2017 14:58:17 Uhr

Service Verbände

DGHM

LABORWELT-Partner Dt. Ver. Gesell. f.

Klinische Chemie und Laboratoriumsmedizin e.V. (DGKL)

Aktuelle Themen, lebhafte Diskussionen

www.dgkl.de

Deutsche Gesellschaft für Proteomforschung www.dgpf.org BIO Deutschland www.biodeutschland.org Deutsche Gesellschaft für Hygiene und Mikrobiologie (DGHM)

 Mit mehr als 1.600 Teilnehmern ging die 5. Gemeinsame Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Hygiene und Mikrobiologie (DGHM) und der Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie mit großem Erfolg zu Ende. Bei der Fachtagung „Microbiology and Infection“ kam es unter der Leitung von Prof. Dr. Matthias Frosch, Institut für Hygiene und Mikrobiologie, Prof. Dr. Thomas Rudel, Lehrstuhl für Mikrobiologie, und Prof. Dr. Jörg Vogel, Institut für Molekulare Infektionsbiologie von der Julius-Maximilians-Universität Würzburg,

www.dghm.org

bts (Biotechnologische Studenteninitiative e.V.) www.bts-ev.de Gesellschaft für Genetik

GENE

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www.gfgenetik.de Gesellschaft für Signaltransduktion www.sigtrans.de Gesellschaft für Pharmakologie und Toxikologie

Die Veranstaltung Anfang März in Würzburg war gut besucht.

zu lebhaften Diskussionen rund um aktuelle Schwerpunkte wie Antibiotika und Resistenzen, Strategien zur Verhinderung der Ausbreitung multiresistenter Erreger in Krankenhäusern, neue wissenschaftliche Untersuchungen zu Bakteriophagen und Riesenviren sowie notwendige Maßnahmen zur gesundheitlichen Versorgung von Flüchtlingen. Beim Thema Antibiotika betonte Frosch: „Eine Reihe von Mikroben, wie zum Bespiel die im Boden lebende Myxobakterien, besitzen ein enormes Stoffwechselpotential und produzieren Wirkstoffe, die sie vor mikrobiellen Konkurrenten oder Feinden schützen.

Diese natürlichen Wirkstoffproduzenten sind daher eine vielversprechende Quelle für neue antibiotische Substanzen.“ Die 70. Jahrestagung des DGHM e. V. findet vom 18.–21. Februar 2018 an der Ruhr-Universität Bochum statt. Tagungsleiter werden Prof. Dr. med. Jan Buer (Universitätsklinikum Essen), Prof. Dr. med. Sören Gaterman (Ruhr-Universität Bochum) und Frau Prof. Dr. med. Frauke Mattner (Institut für Hygiene der Kliniken der Stadt Köln) sein. Weitere Informationen gibt es unter www.dghm-kongress.de.

DiagnostikNet-BB

Nationales Genomforschungsnetz www.ngfn.de Deutsche Gesellschaft für Neurogenetik www.hih-tuebingen.de/dgng/ Netzwerk Nutrigenomik www.nutrigenomik.de DiagnostikNet-BB www.diagnostiknet-bb.de Verband der Diagnostica-Industrie e.V. www.vdgh.de Österreichische Reinraumgesellschaft (ÖRRG) Österreichische Ges. f. Laboratoriumsmedizin & Klinische Chemie

www.oerrg.at

www.oeglmkc.at

IVD-Verordnung im Fokus  Am 25. Mai 2017 ist die EU-Verordnung über In-vitro-Diagnostika (IVDR) in Kraft getreten.

Künftig wird die Mehrheit der Produkte den höheren Klassen B–D zugeordnet; Companion Diagnostics (CDx) fallen in die Gruppe C. Mit der neuen Einstufung verschärfen sich auch die regulatorischen Anforderungen. Wie diese aussehen, erklärte Dr. Frank Breitenbücher von der TÜV Rheinland LGA Products GmbH beim Forum Companion Diagnostics Network Mitte Mai 2017 im Colaborator in Berlin – einer Veranstaltung des DiagnostikNet-BB in Kooperation mit der Bayer AG. Eine weitreichende Änderung betrifft die Zertifizierung und CE-Kennzeichnung von CDx. „Genügte hierfür bisher eine Eigenkonformitätserklärung, muss der Hersteller nun eine Benannte Stelle in das Konformitätsbewertungsverfahren einbinden, welches eine Konsultation der Arzneimittelbehörden durch die Benannte Stelle beinhaltet“, betont Breitenbücher. Dabei wird auch das Qualitätsmanagementsystem (QMS) des Herstellers bewertet. Darüber hinaus fordert die IVDR umfassende Nachweise klinischer Daten sowie zur Leistungsfähigkeit des CDx. Hierfür gilt es, zeitnah Ressourcen zu schaffen und relevante Fragen zu beantworten,

zum Beispiel: Wie lange gelten die aktuellen Zertifikate? Wie viele Audits wird es geben? Was sind die Vor- und Nachteile sowie Voraussetzungen für eine vorgeschaltete Zertifizierung des QMS nach EN ISO 13485 vor CE-Zertifizierung der Produkte? Welche Datenquellen für die klinische Evidenz/die Leistungsbewertung gibt es und sind zulässig? Welche Anforderungen gelten künftig für sachkundige Personen? Welche Vor- und Nachteile hat es, mit unterschiedlichen Produkten hinsichtlich der Risikoklasse den Übergang zur IVDR zu initiieren? Wie wird sich das Konsultationsverfahren im Rahmen der Konformitätsbewertung von CDx gestalten?

Der interaktive Workshop „IVDR: Neue Herausforderungen richtig angehen“ am 19.

Oktober 2017 adressiert diese und weitere Fragen. Die Teilnehmer erhalten einen praxisnahen Überblick, um notwendige Maßnahmen rechtzeitig zu planen und umzusetzen. Der Workshop richtet sich an Entwickler, Hersteller und Distributoren von IVD; Geschäftsführer und Mitarbeiter aus den Bereichen QM, regulatorische Angelegenheiten und F&E sowie Berater. Weitere Informationen sind unter www.diagnostik-bb.de oder über eine E-Mail an a.kopacek@diagnostiknet-bb.de erhältlich.

Abb.: DGHM

www.dgpt-online.de

XIV | 18. Jahrgang | Nr. 3/2017

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28.06.2017 14:59:05 Uhr

Dispensiertechnologien Laborautomation

Mit automatisierbarer I-DOT Minitropfen erzeugen Harry Böltz, Dispendix GmbH, Stuttgart und Andreas Traube, Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, Stuttgart Ein Trend in der Life-Sciences-Industrie ist die Miniaturisierung von biologischen Assays. Das Liquid Handling spielt dabei eine entscheidende Rolle für robuste und wiederholbare Ergebnisse. Eine Herausforderung für Liquid-Handling-Systeme ist das Dispensieren unterschiedlichster Flüssigkeiten. Herkömmliche Dispensiertechnologien erfüllen nur unzureichend die Anforderungen.

Auch aus diesen Gründen wurde am Fraunhofer IPA die Immediate Drop on Demand-Technologie, kurz I-DOT, entwickelt – ein neuartiges Verfahren für das kontaktlose Dispensieren von wenigen Nanolitern bis in den Mikroliterbereich.

Abb.: Dispendix

Prinzip der Immediate Drop on Demand-Technologie (I-DOT) Dispensiersysteme für Volumen im Pico-, Nano- und unterem Mikroliterbereich sind bereits seit einigen Jahren auf dem Markt. In der Regel werden für diesen Volumenbereich Technologien eingesetzt, die es ermöglichen, reproduzierbar kleine Tropfen zu erzeugen.

Sie basieren dabei meist auf Piezo- oder Solenoid ventilen. Mit diesen Systemen lassen sich zwar Flüssigkeiten hochpräzise dispensieren. Allerings ist man bei der Wahl der Flüssigkeiten eingeschränkt und die Systeme sind nicht oder nur unter sehr großem Aufwand automatisierbar.

In den vergangenen Jahren hat sich als Alternative die akustische Dispensiertechnologie kommerziell etabliert – insbesondere in Bereichen, die eine Automatisierung erfordern.

Nachteilig sind hier die hohen Investmentkosten und die äußerst zeitaufwendige Entwick-

lung von Protokollen für das Dispensieren verschiedener Flüssigkeiten. Am FraunhoferInstitut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA in Stuttgart wurde die sogenannte Immediate Drop on Demand-Technologie, kurz I-DOT, bis zur Marktreife entwickelt. Ziel war es, eine einfach zu handhabende, flexibel einsetzbare und robuste kontaktlose Dispensiertechnologie zu entwickeln. Das simple Prinzip der Technologie (siehe Abb.) beruht auf einem definierten Loch von 50 µm bis 100 µm Durchmesser im Boden eines Wells einer Mikrotiterplatte. Die Oberflächenspannung verhindert das Auslaufen der eingefüllten Flüssigkeit. Wird eine Kraft auf die Flüssigkeitssäule ausgeübt, löst sich an der Unterseite ein definierter Tropfen im Nanoliterbereich ab.

Für I-DOT wird ein kontrollierter Druckimpuls verwendet. Pro Sekunde können bis zu

einhundert Impulse ausgelöst werden. Dispensieraufgaben auch im Mikroliterbereich sind so schnell und zuverlässig möglich. Im Moment können bis zu 96 verschiedene Flüssigkeiten in einem Dispensierlauf verwendet werden. Jedes Well ist einzeln adressierbar.

Dies erlaubt auch die Verwendung von Flüssigkeiten mit den verschiedensten physikalischen Eigenschaften.

Vielfältige Einsatzmöglichkeiten Bereits während der Entwicklung wurden Proto typen des I-DOT-Instruments für die Miniaturisierung von RT-qPCR und das Dispensieren von lebenden Zellen verwendet. qPCRAssays wurden mit einem Gesamtvolumen von 1 µl in 1536er Mikrotiterplatten angesetzt.

Die Vitalitätsrate von Zellen, die mit dem I-DOT dispensiert werden, entspricht dem manuellen Transfer von Zellen. Zurzeit wird an einer Erweiterung der I-DOT-Technologie gearbeitet und eine Optik unter der Dispensierplatte integriert, um fluoreszenzmarkierte Zellen detektieren und so auch einzelne Zellen ablegen zu können. Anwendungen hier sind die Zelllinien entwicklung für die Herstellung therapeutischer Antikörper und die Genombestimmung einzelner Zellen.

Weitere interessante Anwendungsgebiete sind komplexe Dispensieraufgaben, die eine hohe Kombinatorik erfordern, beispielweise im Bereich der synthetischen Biologie für die Ligase Chain Reaction (LCR).

Genomische DNA ist notorisch schwierig zu dispensieren. I-DOT erlaubt die sehr einfache und schnelle Einstellung von neuen Liquidklassen. Hierzu ist kein Expertenwissen notwendig. Genomische DNA lässt sich mit einer Konzentration von mehr als 200 ng/µl in einfacher Weise hochpräzise dispensieren. Das Design des Gerätes erlaubt sowohl den Einsatz als Stand-alone-Gerät im akademischen Labor, kann aber auch über Schnittstellen, wie beispielsweise SiLA, für automatisierte Prozesse verwendet werden.

Für die Vermarktung dieser vielversprechenden und zukunftsweisenden kontaktlosen Dispensiertechnologie wurde die Dispendix GmbH als Spin-off des Fraunhofer IPA gegründet.

Kontakt Harry Böltz Dispendix GmbH Meitnerstraße 9 70563 Stuttgart Tel.: +49 (0) 7141 972 993-6 harry.boeltz@dispendix.com 18. Jahrgang | Nr. 3/2017 | XV

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28.06.2017 14:59:59 Uhr

Laborautomation Produktwelt

4D-Integration für alle Hochleistungslabore Die Biomek i5- und i7-Liquid-Handling-Plattformen wurde entwickelt, um den sich stetig entwickelnden Workflow-Anforderungen der Forscher gerecht zu werden. Die erste große Ergänzung der Biomek-Plattformen seit mehr als 13 Jahren verdeutlicht, dass Beckman Coulter auch nach der Übernahme durch die Danaher Corporation vor vier Jahren weiterhin beständig in Forschung und Entwicklung investiert.

Zum Beweis für sein erneutes Engagement in der Laborautomation hat Beckman Coulter Life Sciences vor kurzem nicht nur eine, sondern gleich zwei neue Biomek-Arbeitsstationen vorgestellt. Die beiden Liquid-Handling-Geräte bilden gemeinsam die sogenannte i-Serie. Mit

Deck aus vier Richtungen – von rechts, links, hinten und unten – ermöglicht. So können auf einfache Weise eine stets wachsende Auswahl von Komponenten und Zubehör (zum Beispiel analytische Geräte, externe Speicher-/ Inkubationseinheiten und Labware-Feeder) integriert werden, unabhängig davon, ob sie sich angrenzend oder vollständig auf dem Deck befinden.

Für dicht besetzte Decks optimiert hauseigener Software ausgerüstet. Sie bietet eine unerreichte Kontrolle über das Instrument, einschließlich der vollen Kontrolle über die Bewegung der Pipettierspitze im Well, um auch die komplexesten manuellen Pipettierbewegungen umzusetzen. Der Visual Editor der Software validiert Methoden in Echtzeit und der 3D-Simulator zeigt genau, wie die Methode ausgeführt wird. Wie bei LegacyVersionen bietet die Biomek i-Series-Software sogenannte Standard-Automated Labware Positioners.

i5 und i7 – die Unterschiede

ein großvolumiger 1-mL-Mehrkanal-Pipettierkopf beschleunigt die Probenübertragungen und ermöglicht effizientere Mischschritte.

Darüber hinaus verfügt die Biomek i-Serie über eine helle, farbkodierte Statusleuchte, die Benutzer auf den aktuellen Status des Instruments hinweist. Ein internes LED-Licht beleuchtet das Instrumentendeck. Zwei intern montierte Kameras ermöglichen LiveÜbertragung und On-Error-Video-Capture aller Arbeitsabläufe. Damit können Forscher die Workstation fernüberwachen.

Wie alle Biomek-Arbeitsstationen werden auch die Instrumente der i-Serie mit Biomeks

Die Biomek i5-Workstation ist mit einem großvolumigen Mehrkanal-Pipettierkopf oder einem Span-8-Kopf erhältlich. Letzterer verfügt über eine unabhängige Sondenkali­brierung für Volumenübertragungen von 0,5 μl bis 5.000 μl.

Die Biomek i7-Workstation bietet die gleiche Pipettierkopfauswahl sowie zusätzliche Optionen – wie zum Beispiel eine Dual-Kopf-Mehrkanal-Konfiguration oder ein Hybrid-Modell mit unterschiedlichen Kopftypen.

Antonia Konczwald Commercial Marketing Manager Automation & Genomics EMEAI Europark Fichtenhain B 13 47807 Krefeld Tel.: +49 (0)171 222 480-4 akonczwald@beckman.com beckman.com

Abb.: Beckman Coulter

einer Kombination aus bewährter BiomekTechnologie und neuen Produkteigenschaften, welche von Forschern rund um den Globus vorgeschlagen wurden, helfen die Biomek i5- und i7-Workstations die Walk-Away-Zeit zu erhöhen – selbst bei komplexesten Arbeitsabläufen in Laboren mit mittlerem bis hohem Probendurchsatz.

Das Deck der neuen Biomek i7-Workstation hat die doppelte Kapazität, auf gleichem Raum, wie das der bisher größten erhältlichen Biomek-Workstation. Es bietet ideale Voraussetzungen für Anwendungen in Hochleistungslaboren der Biotech- und Pharmaindustrie sowie in akademischen Laboren. Beide Modelle der i-Serie erlauben eine sogenannte 4D-Integration, welche den Zugriff auf das

Beide Modelle beinhalten auch die gleichen grundlegenden Verbesserungen, wie etwa einen neuen rotierenden Greifer mit einem versetzten Fingerdesign, welcher optimalen Zugang auf dicht besetzte Decks erlaubt und so effizientere Arbeitsabläufe ermöglicht. Die Linearmotoren erhöhen die Positionsgenauigkeit für den Pipettierzugang auf Labware und

XVI | 18. Jahrgang | Nr. 3/2017

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29.06.2017 13:21:06 Uhr

Produktwelt Laborautomation

Proteinstrukturen effizient aufgeklärt Wasserstoff/Deuterium-Austauschexperimente (H/D-X) sind eine etablierte und verbreitete Basis fßr die Aufklärung von Proteinstrukturen – zum Beispiel im Bereich der Wirkstof fentwicklung. Um die H/DAustauschrate in einem Experiment exakt, zuverlässig und reproduzierbar zu messen, sind Zeit, Temperatur und pH-Wert relevant.

Da es sich bei dem Austausch um eine reversible Reaktion handelt, kommt es zu groĂ&#x;en Schwankungen, wenn die Parameter nicht exakt eingehalten werden. DarĂźber wird der zeitliche Abstand zwischen dem Wasserstoff/ Deuterium-Austausch und der Messung selbst mĂśglichst kurzgehalten, um auf diese Weise ebenfalls RĂźcktauschraten des Deuteriums zu minimieren. Eine niedrige Temperatur reduziert den RĂźcktausch, Messungen bei hohen DrĂźcken ermĂśglichen einen verkĂźrzten Messzeitraum.

Abb.: Axel Semrau

Bessere Daten durch präzises Timing Eine der grĂśĂ&#x;ten Herausforderungen bei den H/D-X-Experimenten liegt im exakten Timing der einzelnen Schritte. Manuell ist

dies nur schwer zu gewährleisten, Automatisierung sichert die präzise Umsetzung aller Einzelschritte und die unmittelbare Injektion nach Abstoppen des Wasserstoff-DeuteriumAustauschs.

Hohe Auslastung als Vorteil Mit der H/D-X PALTM-Plattform von LEAP Technologies und der Axel Semrau GmbH wird ein Werkzeug geliefert, das mit zahlreichen Massenspektrometern (MS) kompatibel ist und alle kritischen Parameter zuverlässig adressiert. Durch die Automatisierung erfolgen Inkubation, proteolytischer Verdau und Abstoppen der Proben absolut exakt. Mit der integrierten Software CHRONOS wird der Ablauf des Experiments optimal verschachtelt.

Proben mit langen Inkubationszeiten werden zuerst bearbeitet. Die nächste Probe wird automatisch gestartet, damit keine Wartezeiten entstehen und das MS bestmÜglich ausgelastet ist. Nach Abschluss der Probenvorbereitung wird die Probe direkt in das Massenspektrometer injiziert. Die Zeiten werden akkurat eingehalten, pH-Wert und Tem-

peraturen werden zwischen 0–37° C exakt eingestellt. Die Kßhlung auf bis 0° C verringert die Rßcktauschrate signifikant. Es entstehen hÜchst reproduzierbare Ergebnisse.

Das Arbeiten mit der H/D-X PALTM-Plattform reduziert manuelle Arbeitsschritte, verkßrzt die Analysezeit und erhÜht die Reproduzierbarkeit und Genauigkeit der Messungen sowie den Durchsatz des Massen­ spektrometers.

Axel Semrau GmbH & Co. KG Tel.: +49 (0)-2339-1209-0 info@axel-semrau.de www.axel-semrau.de

100 10 100001 011 01 011110 110 10 101101 Living Lab Automation 011 01 011110 001 01 010010 100 10 100001 010 00 001100 000 00 000000 001 01 010010 Individuelle 11 110011 101 SoftwarelĂśsungen fĂźr Laborautomation 110 10 101101 011 01 011110 111 11 111111 010 00 001100 Ihr Ansprechpartner bei uns im Haus: Alexander Brendel Business Segment Manager Laborautomatisierung

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Laborautomation Produktwelt CEM GmbH

Für jeden Test die richtige Platte Aufwendige Analysen zum Nachweis definierter Substanzen nehmen in Forschung, Entwicklung und Diagnostik eine Schlüsselposition ein. Für eine der am weitesten verbreiteten Analysemethoden, den ELISA (Enzyme-linked Immunosorbent Assay), bietet die Sarstedt AG & Co. transparente, weiße und schwarze Mikrotestplatten an.

Während sich die transparenten Platten hervorragend für Transmissionsmessungen zur Auswertung kolorimetrischer ELISA eignen, empfehlen sich für Lumineszenz- und Fluoreszenzanalysen die weißen und schwarzen Platten. Die kritischen Eigenschaften dieser Messungen, wie Autofluoreszenz, „Well-towell-Crosstalk“ oder die Entstehung von Streulicht, werden durch die vollgefärbten Platten minimiert.

Die ELISA-Platten sind mit zwei Oberflächenvarianten erhältlich. Die Medium Binding- Ober fläche ist hydrophob und eignet sich generell für die Adsorption von überwiegend hydrophoben und größeren/ flexiblen Molekülen. High Binding-Platten besitzen eine definiert hydrophile Oberfläche,

die für die Adsorption von hydrophileren oder kleinen/starren Molekülen optimiert wurde. Weitere Informationen sind unter www.sarstedt.com zu finden.

Sarstedt AG & Co. Sarstedtstr. 1 51588 Nümbrecht Tel.: +49 (0)2293 305-0 info@sarstedt.com www.sarstedt.com

STRATEC Molecular GmbH

Validierter Prozess für Liquid Biopsy- & FFPE-Proben Bei onkologischen Fragestellungen spielen Formalin-fixiertes, Paraffin-eingebettetes (FFPE) Gewebe sowie zunehmend auch die Flüssigbiopsie (Liquid Biopsy) eine wichtige Rolle. Für die Analyse von Biomarkern werden der DNA-Extraktionsprozess sowie die Quantifizierung oft zur Herausforderung, da die Ziel-DNA sehr niedrig konzentriert und stark fragmentiert ist. STRATEC Molecular stellt einen neuen, validierten Prozess von der Probensammlung bis zur Analyse vor.

Als Ausgangsmaterial werden 4 ml Plasma verwendet, das aus frischen oder stabilisier-

ten Blutproben in Streck-Röhrchen (Cell-Free DNA BCT®) oder klassischen EDTA-Röhrchen gewonnen wird. Die Extraktion von zellfreier zirkulierender DNA erfolgt vollautomatisiert auf dem Invigenius® PLUS-Gerät, das mit magnetischen Beads 12 Proben gleichzeitig bearbeiten kann (Invimag® Free Circulating DNA Kit/IG). Des Weiteren können bis zu fünf FFPE-Slides als Startmaterial für die DNAExtraktion eingesetzt werden. Optional kann eine Bisulfit-Konvertierung auf dem Gerät für die Methylierungsanalyse erfolgen. Die Quantifizierung der isolierten DNA kann auf gängigen Real-time-PCR-Cyclern mit dem qPCR-Assay Inviquant Genecount 40 durchgeführt werden. Anschließend kann die DNA zur Detektion und Analyse von Biomarkern eingesetzt werden, wie dem Invigene® K-ras Assay oder weiteren qPCR- und ddPCR-Assays, NGS oder Pyrosequencing, MassARRAY® (Agena Bioscience).

STRATEC Molecular GmbH Robert-Rössle-Str. 10, 13125 Berlin Tel.: +49 (0)30 9489-2901 Info.berlin@stratec.com www.stratec.com

2. Generation der Peptidsynthese Das Liberty Blue als Mikrowellen-PeptidSynthesizer der 2. Generation ermöglicht die schnelle Synthese von reinen Peptiden und schwierigen Sequenzen in wenigen Stunden.

Ein Überblick: l Noch schneller: Nur 4 min. Zykluszeit ermöglichen die Synthese in Stunden statt in Tagen. l Noch sparsamer: Bis zu 90% Einsparung an Lösungsmitteln erhöht den Umwelt- und Arbeitsschutz – und spart Geld. l Noch universeller: von Kleinstmengen für die PNA-Synthese bis zu 5 mmol l Noch flexibler: zum Beispiel 27 Positionen für Reagenzien, Umbenennen von Reagenzien l Noch einfacher: Intuitive Software erleichtert das Programmieren von Sequenzen. Die einfache Technik mit wenigen Ventilen und Sensoren vereinfacht den Service. l Beobachtung der Reaktion mit der Kamera Mit der typischen Synthesezeit von wenigen Stunden ist das Liberty Blue eine Alternative zu Parallel-Synthesizern. So wird beispielsweise das 76mer Peptid Ubiquitin mit über 60% Reinheit in weniger als vier Stunden im Liberty Blue synthetisiert! Die einzelnen Peptide können nach der Entnahme aus dem Gerät schnell aufgereinigt werden, während die nächste Synthese läuft.

CEM GmbH Tel.: +49 (0)2842 964-40 www.peptid-synthese.de info@cem.de

Abb.: CEM (rechts), Stratec (links unten), Sarstedt (Mitte oben)

Sarstedt AG & Co.

XVIII | 18. Jahrgang | Nr. 3/2017

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28.06.2017 15:05:09 Uhr

Feststoffproduktion Laborautomation

Partikeleigenschaften im Blick behalten Benno Wagner, NürnbergMesse GmbH, Nürnberg Wenn am 26. September 2017 die Fachmesse POWTECH in Nürnberg startet, werden Lösungen für die Pharma- und Biotech-Branchen wieder eine prominente Rolle spielen. Schließlich dreht sich bei der Leitmesse für mechanische Verfahrenstechnik, Handling und Analyse von Pulvern und Schüttgut alles ums Mahlen, Mischen, Dosieren, Agglomerieren und Co. – also um Verfahren, die auch für die Life Sciences essentiell sind. Daneben ist die Partikelmesstechnik ein wesentliches Ausstellungssegment der POWTECH. Besucher aus dem Pharmasektor profitieren zudem von einem besonders umfangreichen Fachprogramm im eigens für die Branche geschaffenen Fachforum „Pharma.Manufacturing.Excellence“ und der Sonderschau „Pharma-Feststoffe“.

Insbesondere in der Solida-Herstellung stellt die Pharmaindustrie ganz besondere Herausforderungen an die Partikelmesstechnik.

Die zur Formulierung fester Arzneiformen eingesetzten Wirk- und Hilfsstoffe liegen meist als Pulver oder Granulate vor und weisen als Kollektive von Partikeln die unterschiedlichsten physikalischen Eigenschaften auf.

Individuelle Partikeleigenschaften wie Größe, Form und deren Verteilung bestimmen dabei die Eigenschaften des Kollektivs, zum Beispiel hinsichtlich Feinheit, spezifischer Oberfläche, Bioverfügbarkeit, Fließverhalten, Kompaktierbarkeit, Dosiergenauigkeit oder Dispergierbarkeit. Diese Eigenschaften sind kritische Qualitätsmerkmale für die Herstellung sicherer und therapeutisch wirksamer fester Arzneiformen. Die Partikelgrößenverteilung und die Partikelformen müssen als kritische Kontrollgrößen entsprechend regelmäßig und zuverlässig gemessen werden, um einwandfreie Zwischen- und Endprodukte einheitlicher Qualität zu garantieren.

gen und die kontinuierliche Echtzeitmessung zur Kontrolle und Steuerung von Anlagen zur großvolumigen Produktion.

Natürlich wird auch auf die Erfüllung regulatorischer Anforderungen geachtet, die aus den GMP-Richtlinien und weiteren Vorgaben der Zulassungsbehörden resultieren. Dies betrifft in der Partikelmesstechnik insbesondere das Instrumentendesign, das einen sicheren Umgang mit Wirkstoffen und die Vermeidung von Kreuzkontaminationen in der Herstellung unterstützt. Möglichkeiten einer zuverlässigen Inprozess-Kontrolle zur Umsetzung der Quality by Design-Initiative gewinnen weiter an Bedeutung. Aber auch die Validierbarkeit und Qualifizierung der Messsysteme sowie die Anforderungen an die Sicherheit und Nachvollziehbarkeit der in der Software dokumentierten Messdaten und deren Authentifizierung müssen erfüllt werden.

Auf der POWTECH 2017 bieten mehr als 360 Aussteller dezidiert Produkte und Neuheiten für die Pharmaindustrie an. An vielen weiteren Ständen finden die Fachbesucher zudem Lösungen mit einem branchenübergreifendem Einsatzspektrum. Insgesamt werden zur POWTECH 2017 rund 900 Aussteller erwartet, die sechs Messehallen füllen werden.

Fachwissen mit Feststoff-Schwerpunkt Gebündelte Pharma-Produktionstechnologie zum Anfassen erleben die Fachbesucher in Halle 3A auf der Sonderschau „Pharma-Feststoffe“.

Auf mehr als 300 Quadratmetern werden mehr als 20 Geräteinnovationen unterschiedlicher Anbieter präsentiert, zusammengestellt nach den Prozessschritten Mahlen, Zerkleinern, Partikelanalyse, Sieben und Wiegen. Wer sein Wissen rund um die Pharma-Feststoffproduktion weiter vertiefen möchte, dem sei die begleitende Seminarreihe zum Thema ans Herz gelegt, die die Arbeitsgemeinschaft für Pharmazeutische Verfahrenstechnik (APV) zur POWTECH ausrichtet. An die Sonderschau schließt sich zudem das Forum Pharma.Manufacturing.Excellence an, das mit einem breiten und kostenfreien Vortragsprogramm zur Pharmaproduktion aufwartet.

Kontakt POWTECH Besucherservice Messezentrum, 90471 Nürnberg Tel.: +49 (0)911 8606-4944 Fax: +49 (0)911 8606-4945 besucherservice@nuernbergmesse.de www.nuernbergmesse.de

Abb.: NürnbergMesse GmbH

Belastbare Ergebnisse in Labor & Prozess Die Anforderungen an die Partikelmesstechnik in der Solida-Herstellung umfassen im Wesentlichen die wiederholbare Anwendung der festgelegten Messmethoden sowie belastbare und somit vergleichbare Messergebnisse – sowohl im Labor als auch im Prozess. Dabei sollte die einzusetzende Messtechnologie alle Stufen von der Entwicklung bis hin zur großvolumigen Produktion unterstützen: den manuellen Messbetrieb im Forschungs- und Entwicklungslabor, die prozessnahe Messung in Technikums- oder Pilotanlagen bis hin zur hochfrequenten Messung in automatisierten Laborumgebun

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18. Jahrgang | Nr. 3/2017 | XIX

28.06.2017 15:05:29 Uhr

Laborautomation Modulare Systeme

Dr. Steffen Howitz, Toni Bohatzsch, Dr. Frank-UIrich Gast, GeSiM mbH, Radeberg Braucht die Welt noch einen Pipettierautomaten? Diesen bestimmt. Der kompakte GeSiM-Biosynthesizer oder kurz BSyS kann nämlich nach Wunsch rekonfiguriert werden und vom 3D-Druck bis zum Microcontact-Printing extrem unterschiedliche Aufgaben bewältigen, neu zu erfindende inklusive. Insbesondere kann er komplexe chemische Synthesen parallel durchführen.

3-LumenPipette + Greifer (Pos. 2+3)

Reaktor trocknen

FlipTubeÖffner (Pos. 4)

Mikro-PulverDosierer Vakuum auf

PiezoPipette (Pos. 5)

Aufnahme (Pos. 6+7)

heizen

zu

einzeln

doppelt

Säule Nadel

Tip

Beispiel-Konfiguration (l.); Schema wichtiger Gerätefunktionen für die chemische Synthese (r.)

Ursprünglich zur Synthese von radioaktiven Tracern für PET (Positronenemissionstomographie) entwickelt, ist das System heute zu einer auf einer speicherprogrammierbaren Steuerung basierenden Robotikplattform mit unbegrenzten Möglichkeiten gereift, die nur eine kleine Grundfläche in Anspruch nimmt. Sowohl auf der Arbeitsplatte als auch am Arbeitskopf lassen sich mit geringem Entwicklungsaufwand mannigfaltige Funktionen unterbringen. Die Software bleibt dabei immer dieselbe. Zur leichteren Bedienung bekommt der Nutzer über die Software nur Zugriff auf die jeweils eingebauten Werkzeuge.

Einfach und flexibel Trotz einfacher Handhabung wird eine bisher nicht gekannte Flexibilität erreicht, so dass besondere Konfigurationen sogar eigene Namen haben: Der Bioscaffolder ist ein 3D-Drucker für Pasten/Hydrogele und Flüssigkeiten und der µCP ein Microcontact-Printer, der 2D- oder

3D-Nanostrukturen stempeln kann. Der BSyS steht für chemische Synthesen, sofern sie ins Liquid-Handling-Format passen; dieses wiederum erlaubt einfache Parallelisierung und vermeidet im Unterschied zu geschlossenen Systemen, dass für jede neue Synthese die Hardware umgebaut werden muss.

Auf der Arbeitsplatte können Halter für Pipettenspitzen, Mikrotiterplatten, unterschiedliche Vorrats- und Reaktionsgefäße (zum Beispiel Crimp-Vials mit Septum, FlipTubes) und andere Objekte angeordnet werden, die bei Bedarf temperiert werden können. Über Schlauch­adapter lassen sich Reaktions-, Extraktions- oder Reinigungssäulen beziehungsweise eine HPLC- oder fotometrische Analytik anschließen. Ferner gibt es Tip-Vermessungsund -Wasch-Stationen, automatisch befüllte Lösungsmittelreservoirs, eine Stroboskop-Teststation für Piezo-Pipetten, ein Pulver-Reservoir für die Pulverpipette und eine Mikroreaktorkammer, in der Gefäße bei mehr als 120° C und Überdruck gehalten werden können.

Der Clou des Gerätes ist aber sein Arbeitskopf: sieben unabhängige Z-Antriebe können frei wählbare Tools, auch noch zu erfindende, tragen. Bestimmte Werkzeuge können zusätzlich zu anderen montiert werden. Hier eine Auswahl (* bezeichnet Eigenentwicklungen; Beispiele und Filme auf www.gesim.de): l K amera (Qualitätskontrolle oder Objekt­ erkennung) l Z-Sensor zur Höhenmessung * l konische Aufnehmer/Abwerfer für Einwegspitzen und Nadeln * l Deckelöffner/-schließer für „FlipTubes“ l Doppel-Tool: Vakuumgreifer für geöffnete Crimp-Vials und Drei-Lumen-Pipette, unter anderem zur azeotropen Trocknung * l Piezo-Inkjet-Pipette zur Dosierung winzigster Tröpfchen, auch geheizt * l automatisch schwenkbare Doppel-Piezo­ pipette zum Tropfenmischen im Flug * l Solenoid- oder pneumatische Ventildispenser für größere (viskose) Tropfen l Pulverpipette für kleinste Feststoffmengen bis hinunter zu einem (!) Partikel * l geheizte oder gekühlte Kartuschenhalter für 3D-Pastendruck (RT bis mind. 120° C/ RT bis 4° C); Extras: Core-Shell-Düse für Hohlstrukturen, „Melt Electrospinning“ zum Spinnen feinster Fäden * l Hochtemperatur-Kolbenextruder für Kunststoffgranulate oder viskose Polymere mit anorganischen Füllstoffen * l 3D-Filament-Extruder l UV-Lampe l drehbarer Stempelkopf zum MicrocontactPrinting (µCP) * Als weiteres Anwendungsbeispiel sei die automatische Mikrosynthese von biokompatiblen Hydrogelen am IPF Dresden genannt, bei der Polyethylenglykol mit cysteinhaltigen Peptiden konjugiert wird, deren Thiolgruppe wiederum mit Heparin gekoppelt wird, auch zu sternförmigen Polymeren (StarPEG). Ein Syntheseschritt wird hier mittels Doppel-Piezopipette durch Zusammenschießen zweier Tropfen im Flug initiiert.

Unter anderem für automatisierte Zellkulturen wurde eine Zwei-Ebenen-Plattform mit Linearmotor entwickelt, die auf der unteren Ebene zum Beispiel ein Fluoreszenzmikroskop tragen kann, während das Liquid Handling auf der oberen Ebene erfolgt. Dieses Gerät, aktuell unter anderem im BMBF-Projekt DEMOST eingesetzt, gibt es schon zu kaufen.

Kontakt Dr. Frank-Ulrich Gast Tel./Fax: +49(0)-351-2695-322/ -320 gast@gesim.de, info@gesim.de

Abb.: GeSIM

Der Biosynthesizer – mehr als Liquid Handling

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28.06.2017 15:06:02 Uhr

Wissenschaft Laborautomation

Krebsdiagnostik

Lungenkrebs

FDA sagt ja zu Thermos Companion Diagnostics-Sequenzierungsplattform

RET-Blocker verbessert



Keine zwei Monate nachdem Laborgigant Thermo Fisher Scientific angekündigt hat, Europa mit Partnerschaften zur Validierung seiner Sequenzierungsplattform Oncomine Dx als Companion Diagnostics zu überziehen (vgl.

LABORWELT 2/2017), ist die Validierung bereits geglückt. Zunächst allerdings nur in den in Sachen Diagnostikazulassung viel strengeren USA. Doch dies sollte Partnerschaften mit europäischen Onkologiezentren befeuern.

Mitte Juni bescheinigte die US-Zulassungsbehörde FDA dem Oncomine™ Dx-Target-Test, als erstem parallelisierten HochdurchsatzNext-Generation-Sequencing-Ver fahren die Eignung, geeignete Patienten für die Behandlung von drei Lungenkrebs-Subindikationen identifizieren zu können. Die Plattform screent Tumorgewebe auf das Vorhandensein diverser Biomarker-Panel, um Patienten zu identifizieren, die auf Wirkstoffe gegen nichtkleinzelligen Lungenkrebs (NSCLC) ansprechen.

Die drei NGS-Biomarkerpanel identifizieren Patienten mit BRAF V600E-Mutationen, die die Kombinationstherapie Tafinlar (Dabrafenib) plus Mekinist (Trametinib) von Novartis erhalten. Weiterhin können Patienten mit

ROS1-Fusionen identifiziert werden, bei denen wahrscheinlich Pfizers Medikament Xalkori (Crizotinib) wirkt. Der dritte Biomarkertest identifiziert Patienten, die sowohl die EGFRL858R-Mutation als auch Deletionen im Exon 19 aufweisen und auf Astrazenecas gezielte Therapie Iressa® (Gefitinib) ansprechen.

Die gemeinsam mit den Pharmaherstellern entwickelten Oncomine Dx-Target-Tests nutzen Thermo Fishers Ion Ampliseq-Technologie, die beim Screening auf Treibergene für Krebs mit 10 Nanogramm Probenmaterial auskommt. Die Oncomine-Tests, die FFPE-Gewebeproben analysieren, laufen auf Thermo Fishers ebenfalls für die Diagnostik freigegebenen Ion PGM Dx-System. Neben den genannten Treibermutationen identifiziert der Test weitere 20 NSCLC-assoziierte Genvarianten, die derzeit in klinischen Studien als NSCLC-relevant validiert werden. Ziel ist es, Pharmafirmen am Ende ein diagnostisches Genpanel anzubieten, mit denen Patienten für sämtliche NSCLC-Wirkstoffe stratifiziert werden können. Darüber hinaus läuft parallel die Entwicklung entsprechender Tests für andere Krebsindikationen.

Struktur der RET-Kinase Genfusionen der RET-Tyrosinkinase gelten als Treibermutationen bei bestimmten LungenAdenokarzinomen. Allerdings ließen sie sich bisher medikamentös nicht gut ansprechen.

Wissenschaftler um Martin Sos vom Wiener Institut für Molekulare Pathologie (IMP) haben durch einen Chemical Genomics-Screen und Phosphoproteomanalysen in Zellen mit RET-Genfusionen nun herausgefunden, wo das Problem liegt: Die Mutation CCDC6RETI788N und eine damit verbundene Medikamenteninduzierte Reaktivierung des MAP-Kinase-Signalweges helfen Tumoren, geläufige RET-Kinase-Blocker ins Leere laufen zu lassen. Sie fanden heraus: Um RET wirkungsvoll zu hemmen, müssten Inhibitoren stattdessen an die katalytisch inaktive „DFGOut-Konformation“ des Proteins binden. Das friert das Protein quasi in der inaktiven Form ein. In Xenograft-Mäusen mit humanen Adenokarzinomen belegten die Biologen bereits, dass DFG-Out-RET-Blocker wie AD80 (Ross Cagan, Mount Sinai School of Medicine) oder Ponatinib (Ariad Pharmaceuticals) wirken.

Onkologie

Abb.: Thermo Fisher Scientific

Biomarker: Glykane

Der Oncomine™ Dx-Target-Test ist das erste parallelisierte Hochdurchsatz-Next-GenerationSequencing-Verfahren zur Biomarker-Identifikation von Lungenkrebs.

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

Wissenschaftler der Universität Stanford haben ein bioorthogonales Markierungsverfahren für den direkten Nachweis von sialysierten Glykoproteinen im Tumorgewebe beschrieben (Angew. Chemie / doi: 10.1002/ange.201701424).

Sie verwendeten erstmals Gewebeschnittkulturen als Form von lebendem humanen Tumorgewebe, denn „Prostata-Gewebeschnittkulturen ermöglichen den direkten Vergleich von Krebsund gesundem Gewebe vom selben Patienten”, so Carolyn R. Bertozzi.

18. Jahrgang | Nr. 3/2017 | XXI

29.06.2017 13:22:23 Uhr

Ausblick

Vorschau Heft 4/2017

Gesundheit

Schlaflosigkeit liegt auch in den Genen Krankheit Restless Legs Syndrom bekannt.

Ihre Ergebnisse sollen nun Ausgangspunkt für weitere molekularbiologische Untersuchungen zur Entstehung von Schlafstörungen sein und deren Anerkennung als Krankheitsbild stärken.

Wie wichtig Erholungsphasen in der Nacht für die Lernfähigkeit sind, konnten unterdessen Forscher aus Zürich erstmals neurobiologisch nachweisen (Nat.Com ., doi:10.1038/ ncomms15405). Sie haben eine Methode entwickelt, die es erlaubt, die Schlaftiefe einer bestimmten Hirnregion zu reduzieren.

Genetik

Wirksame Variation

Fachbegriff für Schafstörungen, in rund 60% der Fälle vererbbar zu sein, bei Männern sind es rund 40%. Für ihre Studie suchten die Wissenschaftler aus München und Amsterdam in über 113.000 Probanden der UK Biobank nach Zusammenhängen zwischen berichteter Schlaflosigkeit und bestimmten genetischen Varianten im Erbgut. Fündig wurden sie bei sieben Genen und drei weiteren Stellen im Erbgut. Eines der auffälligsten Gene, MEIS1, war den Wissenschaftlern bereits aus vorherigen Versuchen zur schlafbeeinträchtigenden

Aus der laborwelt.de-Galerie

Rekordverdächtiges Wachstum Pilze können mehr als einen Mikrometer pro Minute wachsen. Wie genau das Wachstum abläuft, haben Karlsruher Wissenschaftler herausgefunden (PNAS, doi: 10.1073/ pnas.1700204114). Die Spitze der Pilzhyphe wird dabei durch bestimmte Proteine (hier rot) markiert. Das benötigte Baumaterial wird in Vesikeln angeliefert. Gesteuert werden die Wachstumsschübe mittels Kalziumkonzentration am Hyphenende. „Ist die Konzentration gering, startet die Transportphase. Gibt es einen Kalziumimpuls, verschmelzen die Vesikel mit der Zellmembran und geben ihren Inhalt nach außen“, so Reinard Fischer vom KIT.



Zu 99% ist das genetische Erbgut bei allen Menschen gleich. Wie ausschlaggebend die wenigen genetischen Variationen sind – bei zwei nicht miteinander verwandten Menschen sind es im Mittel 20.000 Aminosäuren – haben Forscher aus München nachgewiesen (S ci .

Rep., doi:10.1038/s41598-017-01054-2). Mittels künstlicher Intelligenz und statistischen Methoden haben sie die unterschiedlichen Aminosäurebausteine von 60.000 Menschen verglichen und ihren Einfluss auf die Zelle ermittelt. „Es ist heute bereits möglich, aus der DNA auf die Funktion einzelner Proteine zu schließen. In Zukunft wird man aus diesen Informationen auch ableiten können, welche Ernährung und welche medizinischen Wirkstoffe für den Einzelnen die besten sind“, so Burkhard Rost von der TU München.

Themen

Volkskrankheiten und ihre Diagnostik Die Zahl der Menschen, die in Deutschland an Volkskrankheiten wie Krebs, Diabetes oder Herz-Kreislauf-Erkrankungen leiden, steigt kontinuierlich an. Eine stetige Verbesserung der medizinischen Forschung und der Diagnostik-Tools ist daher unabdingbar. Das kommende LABORWELT-Spezial stellt die spannendsten Projekte und Technologien vor. Erscheinungstermin ist der 21. September 2017. Beiträge können bis zum 4. September eingereicht werden.

Termine Werbekunden bietet diese Ausgabe, begleitend zum redaktionellen Inhalt, eine ideale Plattform für ihre Anzeigen. Reservieren Sie Ihren Werbeplatz bis spätestens 9. September 2017. Informationen geben Oliver Schnell (Tel.: +49-30-264921-45, EMail: o.schnell@biocom.de) und Christian Böhm (Tel.: +49-30-264921-49, c.boehm@ biocom.de).

Impressum LABORWELT (ISSN 1611-0854) erscheint 5-mal im Jahr im Verlag der BIOCOM AG Lützowstraße 33–36 10785 Berlin, Germany Tel./Fax: 030/264921-0 / 030/264921-11 laborwelt@biocom.de www.biocom.de Redaktion Dr. Martin Laqua Tel.: 030/264921-68 Namentlich gekennzeichnete Beiträge stehen in der inhaltlichen Verantwortung der Autoren. Alle Beiträge sind urheberrechtlich geschützt und dürfen ohne schriftliche Genehmigung des BIOCOM Verlages nicht reproduziert oder verbreitet werden.

Titelbild: Zeiss

Abb.: fotolia.de / Edler von Rabenstein (oben), Karlsruher Institut für Technologie (unten)

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Die Hitze im Sommer kann einem manchmal den Schlauf rauben. Doch nicht nur äußere Umstände wie Wärme oder Stress hindern den Menschen am Schlafen, auch genetische Faktoren spielen eine wichtige Rolle bei Einoder Durchschlafstörungen. „Das Problem wird zu oft nur in der Psyche der Betroffenen gesucht, unsere Studie zeigt aber: es liegt auch in den Genen“, so Konrad Oexle vom Institut für Neurogenomik des Helmholtz Zentrums München (Nat. Gen., doi:10.1038/ng.3888). Bei Frauen scheint das Problem der Insomie, so der

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