Labor- und Prozessautomatisierung

Die Arbeitsgruppe Labor- und Prozessautomatisierung liefert Lösungen für komplexe Laborautomatisierungsaufgaben aus der Biotechnologie.

Zellkultur, Zellkulturüberwachung, Zellkulturexpansion – diese Prozesse sind typisch in vielen Laboren und werden nur unzureichend automatisiert, weil die individuellen Anforderungen der Kulturen je nach Quelle sehr unterschiedlich sein können. Oft sind nicht alle Parameter bekannt und es bedarf häufiger Kontrolle und manuellem Eingreifen. Automatisierung in Rückkopplung mit einer dichten automatisierten Beobachtung der Kulturen kann hier Abhilfe schaffen und die Basis für besser reproduzierbare Laborergebnisse schaffen.

Gleichsam bieten sich monotone Abläufe bis hin zu flexibel agierenden Prozessen im Labor und in der Produktion für automatisierte Sonderlösungen an. Dabei lassen sich bewährte Arbeitsschritte oder Geräte ebenso integrieren wie auch besondere Arbeitsmaterialien, um einen Systemwechsel zu vermeiden.

Automatisierte Prozesse sind zuverlässig und standardisiert, sie lassen sich leichter zertifizieren und in eine zukünftige Produktion integrieren. Häufig lassen sich mit kleinen Verbesserungen an arbeitsintensiven oder qualitätsrelevanten Schritten große Verbesserungen in Quantität und Qualität erreichen.

Die Arbeitsgruppe greift auf langjährige Erfahrung zurück, die durch die große Nähe zum Nutzer und dem direkten Zugang zu biotechnologischen Laborabläufen gekennzeichnet ist.

Angewandte Forschung und Entwicklung

  • Problemanalyse und Geräteentwicklung zur Automatisierung von biochemischen und biotechnologischen Labor- und Produktionsprozessen
  • Entwicklung von Anwendungssoftware für die biotechnologische und biomedizinische Praxis
  • Analyse technischer Kommunikation und Schnittstellen von Geräten der biomedizinischen Anwendung
  • Entwicklung von individueller Software und Softwaremodulen zur Bilderkennung, besonders im Bereich Zellkultur und Biochips / Spots
  • Entwicklung und Anpassung von Software zur Kommunikation, Steuerung und Automatisation von Labor- und Produktionsprozessen
  • Entwicklung und Erweiterung von Software zur herstellerübergreifenden Gerätekommunikation, zur Datenübertragung und zur technischen Zusammenarbeit verschiedener Laborbereiche
  • Integration von Software in Labormanagement- und Datenbanksysteme
  • Anforderungsanalyse mit der Erstellung von Zielgruppe und Benutzerprofil
  • Rapid Prototyping von Software mit Interaktions- und Funktionsüberprüfung
  • Usability-Test von Software

Services

  • Entwicklung von Automatisierungslösungen
  • Softwareentwicklung
  • Anfertigung von Machbarkeitsstudien
  • Entwicklung, Konstruktion und Bau von Prototypen bis hin zu kompletten Geräten und Maschinen
  • Professionelles 3D-Printing in Kunststoff und Metallen
  • Produktionsentwicklung und Kleinserien für Oberflächenmodifikation einschließlich differenzierter Plasmabehandlung

  • Robotisches Prozessierungssystem zur barrierefreien Hochskalierung von Durchsätzen
  • Diverse Softwareentwicklungsumgebungen und -tools, Hardware-nahe Programmierung bis zu User-Interfaces
  • 3D-Drucker für diverse Materialien einschließlich Metallen, schnelles Prototyping und Anpassung der Werkzeuge an Automatisierungsaufgaben
  • Demonstratoren für biotechnologische und mikrofluidische Beschichtungs- und Produktionsanlagen
  • HPLC, Massenspektrometrie
  • Scannertechnologie (Tecan, Axon, Affimetrix), Biochip-Scanner: Applied Precision »Arrayworx«
  • Eigenentwicklung »FLOW« zur simultanen kinetischen Messung im Durchfluss
  • Rastersondenmikroskopie (AFM, SNOM)
  • PVD-Anlage (Plasma, Sputtering)
  • Zellkultur (innerhalb der Automatisierungsstrecke)
  • Biochip-Arrayer zur Herstellung von DNA- und Biochips (verschiedene Arrayer verfügbar, Kontakt und Non-Kontakt)
  • Oberflächenmodifikationsanlage mit Plasmaaktivierung im industriellen Maßstab
  • Schneidlaser (Folien bis Metall) und Schneidplotter (Folien bis dicke Kunststoffe) im industriellen Maßstab
  • Automatische Verpackung und Beschriften biologisch-technischer Produkte im industriellen Maßstab

  • Scheller FW, Yarman A, Bachmann T, Hirsch T, Kubick S, Renneberg R, Schumacher S, Wollenberger U, Teller C, Bier FF. Future of Biosensors: A Personal View. Adv Biochem Eng Biotechnol. 140 (2014):1-28.
  • Schumacher S, Lüdecke C, Ehrentreich-Förster E, Bier FF. Platform Technologies for Molecular Diagnostics Near the Patient's Bedside. Adv Biochem Eng Biotechnol. 133 (2013): 75-87
  • Kozma P, Lehmann A, Wunderlich K, Michel D, Schumacher S, Ehrentreich-Förster E, Bier FF. A novel handheld fluorescent microarray reader for point-of-care diagnostic. Biosensors and Bioelectronics 47 (2013): 415–420.
  • Schumacher S, Nestler J, Otto T, Wegener M, Ehrentreich-Förster E, Michel D, Wunderlich K, Palzer S, Sohn K, Weber A, Burgard M, Grzesiak A, Teichert A, Brandenburg A, Koger B, Albers J, Nebling E, Bier FF. Highly-integrated lab-on-chip system for point-of-care multiparameter analysis. Lab Chip. 12 (2012): 464-473.
  • Linck L, Reiß E, Bier F, Resch-Genger U. Direct labeling rolling circle amplification as a straightforward signal amplification technique for biodetection formats. Analytical Methods 4 (2012): 1215-1220.
  • Bier FF, Teller C. Biosensoren der Zukunft – In-vitro-Diagnostik im Point-of-Care-Format für die personalisierte Medizin. Karsten Conrad, Dirk Roggenbuck, Werner Lehmann, Uwe Schedler, Günter Peine (Hrsg.): Multiparameteranalytik in Forschung und Praxis, Pabst Publishers Lengerich 2011 ISBN 978-3-89967-703-4, pp. 185-188.
  • Bier FF. Autonomous Biosensors – Technologies that help to bring biomarkers to the patient. Clinical Chemistry and Laboratory Medicine, 49 Suppl. 1 (2011): S158.
  • Reiß E, Hölzel R, Bier FF. Preparation of DNA Nanostructures with Repetitive Binding Motifs by Rolling Circle Amplification. Methods Mol Biol. 749 (2011):151-168.