AUS DER PRAXIS

TEXTE: LARISSA RIEDLER

Von der Forschung zur Entwicklung. Beispiele für gelungene angewandte Forschung.

HARTE SCHALE, WEICHER KERN

Ein durch und durch Tiroler Technologieunternehmen findet man in Kufstein sowie künftig auch in Hall. Die Single Use Support GmbH als Big Player auf dem Biopharma-Markt zählt bereits jetzt zu den großen Erfolgsgeschichten Tirols.

Das 2016 von Johannes Kirchmair und Thomas Wurm gegründete Unternehmen hat sich auf die Entwicklung und Produktion von mechatronischen Systemen für die Pharmaindustrie spezialisiert und bietet eine sichere, sterile und effiziente Lösung für den Transport von biomedizinischen Produkten. Die beiden Jungunternehmer haben früh erkannt, welche Schwachstellen und Lücken in den

Herstellungs- und Logistikprozessen von hochwertigen und lebenswichtigen Substanzen bestehen. Durch unsachgemäße Handhabung oder fehlerhafte Behälter kam es oft zu

Beschädigungen bzw. zu Verunreinigungen, die zur Unbrauchbarkeit führten. Das war nicht nur persönlich frustrierend, sondern auch ein enormer Wertschöpfungsverlust.

Während der Coronapandemie konnte das System des Unternehmens besonders punkten: Die Impfstoffe konnten binnen kürzester Zeit problemlos und sicher von A nach

B transportiert werden. Auch wenn man als

Privatperson nie direkt mit den Produkten in Kontakt kommen wird, profitiert jeder

Einzelne von der Technologie.

Das Erfolgsprodukt ist die sogenannte „RoSS Shell“ (Robust Storage and Shipping), eine Sekundärverpackung zum Schutz der Single-Use-Bags, die an Abnehmer auf der ganzen Welt verschickt wird. Die Shell dient als bruchsichere Schutzhülle für die zu transportierenden Flüssigkeiten in Einwegbeuteln. In erster Linie wird der Einwegbeutel mit einem weichen 3-D-Schaumstoff überzogen, der eine schützende Einbettung sowie eine Dämpfung bei Erschütterungen bietet. Die Shell schützt das wertvolle Produkt somit vor Verunreinigungen und Beschädigungen. Da viele biomedizinische

Produkte bei längeren Transportwegen gekühlt werden müssen, kann sich die Shell auch während des Kühl- bzw. Gefriervorganges anpassen. END-TO-END-LÖSUNG Ziel ist es, eine ganzheitliche Prozesslösung zu finden: Die Medizin oder der Impfstoff soll vollständig entwickelt in die Single-Use-Bags abgefüllt und in eine Kühlanlage transferiert werden. Mithilfe der RoSS Shell und einem dafür angefertigten Transportgebinde, das den gekühlten Transport gewährleisten kann, gelangt das Produkt zur Receiving-Seite, wo das Produkt weiterverwendet werden kann. Das Unternehmen hat in seiner kurzen Zeit bereits eine solche Abfüllanlage für den Einwegbeutel entwickelt. Es ist auch möglich, Flaschen steril zu befüllen, zu gefrieren und an den Receiver zu übermitteln.

Ein wichtiger Punkt für das Unternehmen ist es, anpassungsfähig, aber unabhängig zu sein, genauer gesagt, Lösungen für alle Hersteller der Single-Use-Bags sowie für alle Größen der Bags zu bieten. Ein großes Forschungsfeld ist somit auch die Skalierbarkeit rund um das Einfrieren. Das bedeutet die Fähigkeit, eine konstante Belastung von Proteinen (biopharmazeutischen Molekülen) in allen Maßstäben, Füllvolumina und Beladungsszenarien zu gewährleisten. Das Unternehmen erfüllt diese Anforderung durch die Standardisierung der IFGS – icefront growth speed – für alle möglichen Szenarien und Set-ups, unabhängig von Füllvolumen und Beuteltyp, aber auch unabhängig von der Art des Systems. Dafür wurde eine spezielle Gefrier-Auftau-Plattform, die RoSS.pFTU, konzipiert, passend zu den RoSS Shells. Damit sollen die Eigenschaften der Maschinen über Einstellungen, Parametrisierungen usw. angepasst werden können, um reproduzierbare, kontrollierte und skalierbare Gefrierläufe zu erreichen. www.susupport.com

SINGLE USE SUPPORT GMBH

Was klischeehaft als Garagenprojekt von zwei klugen jungen Köpfen gestartet ist, ist heute weltweit in Verwendung. Die Jungunternehmer haben eine Marktlücke entdeckt und diese mit ihren Produkten erfolgreich gefüllt. Heute ist die Firma als Servicedienstleister in der Pharmaindustrie nicht mehr wegzudenken und unterstützt Konzerne auf der ganzen Welt dabei, hochwertige biomedizinische Produkte sicher und unbeschadet von A nach B zu transportieren.

ARE WE LIVING IN A SIMULATION?

Reale Prozesse digitalisieren. Dieser Traum wurde zur Wirklichkeit. Gemeinsam mit der Industriellenvereinigung hat das Management Center Innsbruck (MCI) ein „Digital Twin Lab“ eingerichtet.

Der Werdegang einer neuen Arbeitsmaschine ist bekannt und keine Neuheit. Es wird zuerst ein Prototyp entwickelt, der zwar ein funktionstüchtiges, aber vereinfachtes Versuchsmodell darstellt. Erst nach unzähligen Feldversuchen, Optimierungen und Feinarbeiten erhält man (mit Glück) das gewünschte Endprodukt. Das Verfahren ist nicht nur sehr zeitintensiv, sondern auch sehr kostspielig. „Schlagwort time to market“ sagt Prof. Dr. Michael Kraxner, Ansprechpartner des Projekts Digital Twin Lab. „Die Entwicklungszyklen müssen verkürzt werden, um für ein Unternehmen als wertschöpfend dargestellt zu werden.“

Ziel des Digital Twin Lab ist es, Tiroler Entrepreneure mittels Gesamtmaschinensimulationen zu unterstützen. Der Prozess wird somit beschleunigt, effektiver und effizienter gestaltet und ist zugleich kostengünstiger. Diese Neuerungen wirken sich positiv auf die Wettbewerbsfähigkeit der Unternehmen sowie generell auf die Produktentwicklung aus. KEIN SELBSTZWECK ZUM DIGITALISIERUNGSWILLEN Der „Digital Twin“ ist eine Simulationsmaschine, die es ermöglicht, den Echtbetrieb einer mobilen Arbeitsmaschine virtuell abzubilden und die Zeit zwischen Entwicklung und Markteinführung zu verkürzen. Mithilfe des digitalen Zwillings können bereits im Anfangsstadium des Entwicklungsprozesses Schwächen und Mankos des Produktes erkannt und beseitigt werden. Man gewinnt außerdem Erkenntnisse über das Verhalten und ist somit flexibel und anpassungsfähig. Es geht nicht darum, alles zu digitalisieren. Sinn und Zweck ist es, bei Neuentwicklungen die Möglichkeit zu haben, auf ein bestimmtes Abbild zurückzugreifen. Das spart unnötige Zwischenschritte.

Auch das Umfeld kann simuliert werden, um Auslegungen im Vorfeld zu treffen. Es macht einen großen Unterschied, ob eine Maschine bei extremer Hitze oder bei extremer Kälte im Einsatz ist. „Customised engineering“ nennt es Kraxner. „Maßgeschneidert für die Anwendung, die benötigt wird.“ Das Digital Twin Lab schafft es, Maschinen in Extremsituationen oder bei sonstigen besonderen Anwendungen zu simulieren, um herauszufinden, wie sich die Maschine bei realen Bedingungen bewegen würde.

MENSCH UND MASCHINE Auch von dieser Thematik umfasst werden sollen die Personen, die die Maschinen und Fahrzeuge in Betrieb nehmen. Mithilfe der Simulation können sich die Arbeiterinnen und Arbeiter besser auf die Maschine einstellen und schneller einlernen, damit eine richtige Fahrweise und ideale Verbrauchswerte erzielt werden können. „Dieser Punkt war für uns besonders wichtig, da es sehr viele Arbeitsmaschinen gibt, die nur saisonal verwendet und somit bedient werden, wie zum Beispiel eine Pistenraupe“, so Kraxner. „Fehlerquoten sinken, es gibt nur Vorteile.“

Per Remote-Administration lassen sich bereits viele IT-Systeme von einem anderen Standort aus reglementieren. Auch das wird

im Digital Twin Lab erprobt und getestet, um Techniker von Unternehmen in betroffene Maschinen digital einsteigen zu lassen. Dass eine gerissene Kette nicht digital repariert werden kann, ist offensichtlich. Liegt jedoch ein rein digitales Problem vor, kann dieses digital gefunden und direkt behoben werden, ohne dass eine Arbeitskraft vor Ort notwendig ist.

PISTENFAHRZEUG UND PLANIERRAUPE In Zuge des Projekts wird sehr eng mit den beiden Unternehmen Prinoth und Liebherr zusammengearbeitet, um individuelle Lösungen für die Verbesserung bestimmter Arbeitsmaschinen anbieten zu können. Der Pistenfahrzeughersteller Prinoth strebt eine Rationalisierung des Entwicklungsprozesses seiner Fahrzeuge an, um die Weiterentwicklung derselben effizienter und wertschöpfender darzustellen. Außerdem will das Unternehmen eine Erleichterung für seine Arbeitsteams bieten können. Über das benutzerfreundliche Simulationsmodell werden zukünftig interaktive Fahrtrainings möglich sein, die einerseits die Kompetenzen der Fahrerinnen und Fahrer stärken werden und andererseits die Fehleranfälligkeit minimieren können.

Die Planierraupen von Liebherr sollen durch das Digital Twin Lab ebenfalls modifiziert werden. Eine Verkürzung der Entwicklungszyklen ist primäre Motivationsquelle des Unternehmens. Dadurch wird auch eine schnellere Reaktionszeit gewährleistet. Ziel ist schlussendlich die vollständige Simulation der Planierraupenbewegung. Die bisher erzielten Neuerungen sind noch nicht das Ende des Entwicklungspfades. Elektrifizierung, künstliche Intelligenz, Vibrationen sowie thermische Simulation sind vier weitere Stufen, die sich derzeit in der Entwicklungsphase befinden. Dadurch kann die Optimierung von Arbeits- und Kostenprozessen mit wissenschaftlicher Präzision erzielt werden.

Univ.-Prof. Dr. Stefan Schneeberger ist Leiter der Transplantationschirurgie und wissenschaftlicher Direktor des organLife-Labors.

s gibt bereits mehrere Lösungsansätze, diesem Problem entgegenzusteuern. Univ.-Prof. Dr. Stefan Schneeberger, Leiter der Transplantationschirurgie und wissenschaftlicher Direktor des organLife-Labors, sieht sich gemeinsam mit seinem ausgewählten Team in der Lage, kranke Organe mit Hilfe der Technik der Maschinenperfusion außerhalb des Körpers zu therapieren und zu retten. Die Lebenszeit der Spender- und Eigenorganen kann somit verlängert werden und das Projekt gibt neue Hoffnung im Bereich der Organtransplantation und darüber hinaus in vielen weiteren Bereichen.

NORMOTHERME MASCHINENPERFUSION Der Name deutet auf eine Revolution der Geschichte der Organbehandlung hin – und genau das ist es auch. Entnommene Organe wurden bisher „kalt gehalten“, um mögliche entstehende Schäden aufgrund des unterbrochenen Blutkreislaufes zu unterbinden. Bei bereits kranken oder älteren Organen ist diese kalte Lagerung jedoch sehr heikel, fehleranfällig und meist nicht ausreichend. Der Schaden, der durch diese Lagerung und anschließende Wiedereingliederung in den Blutkreislauf entstehen kann, wird als „Ischämie“ bzw. „Reperfusionsschaden“ bezeichnet. Durch die mangelnde Durchblutung kommt es zu einem Sauerstoffmangel in den Zellen und es können die Zellen, wenn sie sich davon nicht erholen, absterben.

Mithilfe der normothermen Maschinenperfusion sollen solche Schäden vermieden werden können, indem ein menschlicher Blutkreislauf simuliert wird. Das Organ wird in einer „Mini-Intensivstation“ an einen nachgebildeten Blutkreislauf angeschlossen, die Zellen werden mit dem notwendigen Sauerstoff versorgt. Das Organ kann weiterarbeiten, da das Blut wie beim Menschen unter nachgebildeten Bedingungen zirkuliert. Die Vorteile sind somit klar. Die

© FLORIAN LECHNER

EIN NEUES LEBEN FÜR ORGANE

In Österreich warten derzeit rund 750 Personen auf eine Organtransplantation. Was auf den ersten Blick als eine vergleichsweise kleine Zahl zur Gesamtbevölkerung in Österreich wirkt, entpuppt sich als Wettlauf gegen die Zeit. Es stehen zu wenig gesunde Spenderorgane zur Verfügung, als dass jeder Einzelne zeitgerecht Hilfe erfahren kann. Ein maschineller Organersatz ist leider auch keine Langzeitlösung.

TIROL SOLL MIT EINEM WEITEREN KOMPETENZZENTRUM VERSTÄRKT WERDEN, UM WEITERHIN MEDIZIN, FORSCHUNG UND TECHNIK AUF HÖCHSTEM NIVEAU ANBIETEN ZU KÖNNEN.

Organe werden weniger belastet und sind somit weniger anfällig für Schäden. Außerdem kann das behandelnde Team die Organqualität einfacher und besser beurteilen. Weiters wird die Lagerungszeit ohne Nachteile verlängert und das Organ kann bestenfalls sogar mehrere Tage an der Maschine behandelt werden. Zu guter Letzt ergeben sich komplett neue Möglichkeiten der Organtherapie. Damit ergibt sich über die Organtherapie hinaus die Vision, auch Eigenorgane außerhalb des Körpers regenerieren und heilen zu können.

REVOLUTION IN DER MEDIZIN Bei der Behandlung des Organs stehen unterschiedliche Methoden zur Verfügung, die hier nur überblicksmäßig genannt werden. Mithilfe von nährstoffreichen Substanzen wird der Stoffwechselprozess angeregt. Im Fokus steht vor allem die Zell- und Geweberegeneration. Beschädigte Gefäße werden mit regenerierenden Substanzen repariert. Mit einer Erbkrankheit betroffene Organe könnten mittels CRISPR (Genschere) behandelt und geheilt werden. Auch ist die Stammzelltherapie während der Maschinenperfusion realisierbar.

Ein weiterer revolutionärer Schritt ist die möglich gewordene Tumortherapie außerhalb des Körpers. Das Organ wird dabei entnommen und währenddessen behandelt und dem Patienten anschließend wieder eingesetzt. Dadurch hat die Therapie keine direkten negativen Auswirkungen auf den restlichen Körper während der Operation. Auch in der Pharmaindustrie bleibt dieser Prozess nicht unverwendet. Testungen für neue Medikamente können zunächst an entnommenen Organen auf deren Wirksamkeit getestet werden, bevor sie in die Anwendung gelangen.

Alle diese Konzepte mögen futuristisch klingen, jedoch sind diese Anwendungen tatsächlich in ersten Schritten der Umsetzung begriffen. Mehrtägige Perfusionen von krebstragenden Organen, Konservierung von Leberteilen, Genkartographien und Immunzellanalysen, komplexe Zellatmungsuntersuchungen und vieles mehr sind die Realität in dem von der Assoziierten Prof. Doz. Dr. med. Theresa Hautz-Neunteufel geleiteten Labor. ROUTINE IN INNSBRUCK In Innsbruck wird die Technik der normothermen Maschinenperfusion bereits bei über 50 Prozent aller Nieren- und Leberoperationen angewendet. Das Zentrum in Innsbruck ist dabei das erste der Welt, das diese einzigartige Technologie bei klinischer Routineversorgung bei Lebertransplantationen anwendet. Hierzu werden momentan weitere Studien durchgeführt. Als nächster Schritt soll – analog zu einer Patientenstation – ein eigener klinischer Bereich für die Überwachung und Betreuung von Organen durch ein multi- und interdisziplinäres klinisches Team eingerichtet werden. Die Ex-situ-Konservierung an der Maschine soll im Zuge dieses Projektes auf bis zu sieben Tage ausgedehnt werden können.

Der Standort Innsbruck bietet ideale Voraussetzungen für die Realisierung des Projektes, da sich der Schwerpunkt der Medizinischen Universität Innsbruck und der tirol kliniken genau in diesen Bereichen eingependelt hat. Der Standort zeichnet sich auch durch die weitgreifende, internationale Vernetzung aus, die das Projekt damit unterstützen kann. Tirol soll mit einem weiteren Kompetenzzentrum verstärkt werden, um weiterhin Medizin, Forschung und Technik auf höchstem Niveau anbieten zu können.

Die Medizinische Universität Innsbruck möchte gemeinsam mit den tirol kliniken eine internationale Vorreiterrolle in diesem Bereich einnehmen. Ein weiteres Ziel ist es, bis 2030 die Möglichkeit einer Organbank realisiert zu haben, mit der „Organe auf Abruf“ möglich gemacht werden könnten. INFO

In Österreich herrscht die Widerspruchslösung in Bezug auf Regelungen über die Organentnahme. Konkret bedeutet das, dass eine Organentnahme an einer verstorbenen Person immer dann zulässig ist, wenn diese einer Organentnahme zu Lebzeiten nicht ausdrücklich widersprochen hat. Dies ist bereits ein Schritt in die richtige Richtung. Oftmals reichen solche Regelungen jedoch nicht aus, für die betroffenen Patientinnen und Patienten einen passenden Spender zu finden.

MEHR IST MEHR

Es gibt bereits weitere Projekte in Tirol und ganz Österreich mit unterschiedlichen Ansätzen, um der Lebensmittelverschwendung entgegenzuwirken. Für die Verwertung von nicht den Standards entsprechendes Obst und Gemüse wurde gemeinsam mit der Unterstützung des Landes Tirol das Projekt „Karakter-Ernte“ 2018 gestartet. Das Netzwerk besteht aus mehreren produzierenden und weiterverarbeitenden Betrieben (aktuell Gastronomiebetriebe, Schul- und Betriebsküchen), die bewusst Gemüse mit „Karakter“ verarbeiten. Die Abfallwirtschaft Tirol Mitte GmbH hat gemeinsam mit dem Zweckverband für Abfallwirtschaft Kempten das grenzüberschreitende Projekt „MARLENE“ (Maßnahmen zur Reduktion von Lebensmittelabfällen durch Netzwerkbildung) ins Leben gerufen. Der Schwerpunkt dieses Projektes ist die Verringerung von Lebensmittelabfall durch Zusammenarbeit und Vernetzung aller Akteure von der Landwirtschaft bis in den Haushalt. Weitere Lösungsvorschläge bieten unter anderem das Unternehmen „Too Good To Go“, die gemeinnützige Organisation „Team Österreich Tafel“ oder das Netzwerk „United Against Waste“, die jeweils österreichweit agieren und sich gegen Lebensmittelverschwendung und dessen Folgen einsetzen.

WIDER DIE WEGWERFKULTUR

Weltweit gehen geschätzt ein Drittel aller produzierten Lebensmittel entlang der Wertschöpfungskette verloren. In Österreich werden insgesamt bis zu einer Million Tonnen noch genießbarer Lebensmittel pro Jahr entsorgt. Die Verantwortung, diesem fortschreitenden Trend entgegenzuwirken, betrifft alle Akteure entlang der Supply-Chain gleichermaßen.

Für jedes Produkt und für jeden Rohstoff ist ein bestimmter Lebenskreislauf vorgesehen. In vielen Bereichen ist das Potential der einzelnen Produktlebensphasen jedoch noch nicht ausreichend ausgeschöpft. Um der Etablierung einer ressourcenschonenden Kultur in Tirol zu helfen, untersucht das Management Center Innsbruck, Department Umwelt-, Verfahrens- und Energietechnik, beauftragt und finanziert vom Land Tirol, neue Verwertungsmöglichkeiten auf stofflicher und energetischer Basis.

In einem ersten Schritt soll dabei die gesamte Menge des heimisch angebauten Gemüses, das tatsächlich auf den Markt kommt, und die Menge, die davor aussortiert und entsorgt wird, evaluiert werden. Die Menge an Gemüse, die pro Jahr in Tirol geerntet wird, beträgt im Schnitt 40.000 Tonnen. Ziel ist es, mögliche Einsatz- und Verwertungsalternativen zu prüfen und idealerweise zu erweitern.

NACHHALTIGKEIT IM VORDERGRUND Hinsichtlich der gewünschten Ergebnisse muss zwischen Gemüsereststoffen einerseits und (anscheinend) fehlerhaftem Gemüse unterschieden werden: Die Studie hat als oberste Priorität, eine effiziente und nachhaltige Nutzung von Gemüsereststoffen möglich zu machen. Hier soll vor allem darauf abgezielt werden, dass wirklich sämtliche Reststoffe einem Zweck gewidmet werden. Die Vorgehensweise soll außerdem energie- und ressourceneffizient sowie klimaschonend sein und der ökologische Fußabdruck so klein wie möglich gehalten werden. Außerdem sollen die Verarbeitungsmethoden beachtet und erforscht werden, die nicht der direkten Nutzung entsprechen.

ZUKUNFTSBLICK Die Ergebnisse der Studie des MCI sollen in rund zwei Jahren vorliegen. Der Blick in die Zukunft ist positiv. Unterstützer des Projekts sind neben dem Land Tirol die Landwirtschaftskammer Tirol, die Wirtschaftskammer Tirol, der Verein der Tiroler Gemüsebauern, die Abfallwirtschaft Tirol Mitte Ges.mbH, die TIGAS-Erdgas Tirol GmbH sowie die Agrarmarketing Tirol GmbH. Dank diesem in Tirol ansässigen Projekt kommt man einem sinnvollen und wertschöpfenden Ressourcenmanagement einen großen Schritt näher.

Besseres Studium, bessere Chancen.

Studium. Chance. Kompetenz.

Jetzt informieren unter www.umit-tirol.at/studien

Lehre auf höchstem Niveau, international anerkannte Professoren, Gastprofessoren und Lehrende und modernste Infrastruktur bieten ideale Voraussetzungen für ein erfolgreiches Studium.

Bachelor-Studien Psychologie, Mechatronik, Elektrotechnik, Pflegewissenschaft, Wirtschaft, Sport- und Gesundheitstourismus.

Master-Studien Psychologie, Mechatronik, Gesundheitswissenschaften, Public Health, Advanced Nursing Practice, Pflege- und Gesundheitsmanagement, Pflege- und Gesundheitspädagogik, Nachhaltige Regional- und Destinationsentwicklung, Medizinische Informatik* .

Universitätslehrgänge Dyskalkulie-Therapeut/in, Legasthenie-Therapeut/in, Führungsaufgaben/ Lehraufgaben in der Gesundheits- und Krankenpflege, Konfliktmanagement und Mediation, Health Information Management.

Doktoratsstudien Gesundheitsinformationssysteme, Psychologie, Health Technology Assessment, Management und Ökonomie im Gesundheitswesen, Public Health, Pflegewissenschaft, Technische Wissenschaften, Sportmedizin, Gesundheitstourismus und Freizeitwissenschaften.

* Vorbehaltlich der Genehmigung durch die AQ Austria