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Medikamentenentwicklung Automatisierung von Organs-on-a-Chip

Von Anne Richter 2 min Lesedauer

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Festo AG
Festo SE & Co. KG

Organ-on-a-Chip-Ansätze können die Medikamenten- Entwicklung verkürzen. Festo und die TU Darmstadt zeigen ein Exponat, bei dem ein Bioprinter Zellmaterial aufträgt. Die Chips mit Bonded-Manifold-Technik werden per SupraMotion berührungslos transportiert.

Gemeinsam mit Experten der TU Darmstadt hat Festo eine Lösung entwickelt, die die automatisierte Herstellung von Organs-on-a-Chip demonstriert.(Bild: Festo)
Gemeinsam mit Experten der TU Darmstadt hat Festo eine Lösung entwickelt, die die automatisierte Herstellung von Organs-on-a-Chip demonstriert.
(Bild: Festo)

Die Entwicklung von Medikamenten ist langwierig, komplex und teuer.  Ansätze aus der Organ-on-a-Chip-Forschung versprechen, die Zeit bis zur Zulassung neuer Wirkstoffe zu verkürzen. Gemeinsam mit Experten der TU Darmstadt hat Festo ein Exponat entwickelt, das die automatisierte Herstellung solcher Mini-Organe demonstriert: Ein Bioprinter trägt menschliches Zellmaterial auf einen Mikrofluidik-Chip auf, auf demdaraus anschließend organähnliches Gewebe heranwächst. Erstmals kombiniert Festo hierbei zwei Zukunftstechnologien: Supramotion und Diffusion Bonded Manifolds.

Kostspielige Medikamentenentwicklung

Die Entwicklung von Medikamenten dauert lange und ist sehr kostspielig: Ein Wirkstoffkandidat durchläuft zuerst mehrere präklinische Studien an Zellkulturen oder Tieren. In der letzten Phase vor der Zulassung folgen klinische Studien an Menschen. In dieser Phase werden pro Medikament im Schnitt fünf Wirkstoffkandidaten getestet, von denen am Ende vier scheitern – sogenannte Late Fails. Der Grund: Oft lassen sich die Ergebnisse der vorklinischen Studien nicht gut auf den menschlichen Organismus übertragen.

Viel bessere Ergebnisse erreicht man mit sogenannten Organs-on-a-Chip aus dem Biodrucker, an denen Wirksamkeit und Nebenwirkungen bereits in den präklinischen Studien genauer getestet werden können. Ungeeignete Kandidaten werden so in einem deutlich früheren Stadium aussortiert, was Zeit und Geld spart. Organ-on-a-Chip (OoC) bezeichnet Mikrofertigungs-Verfahren, mit denen Miniaturmodelle von Organenwie Herz, Lunge oder Darm erzeugt werden. Auf vorgefertigten Polymer- oder Kunststoffträgern werden Zellen so angeordnet und kultiviert, dass sie organähnliche Gewebe bilden.

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Präzise Flüssigkeitssteuerung für die Gewebezüchtung

Festo zeigt gemeinsam mit Experten der TU Darmstadt, wie der Verarbeitungsprozess des Biodrucks automatisiert werden kann – inklusive einer Lösung zum berührungslosen Transport der Mikrofluidik-Chips, die mit Bonded-Manifold-Technologie ausgestattet sind. Bonded Manifolds sind mehrlagige Kunststoff-Verteilerplatten, die mit ihren fein strukturierten Mikrokanälen die exakte Dosierung und Handhabung vonFlüssigkeiten ermöglichen.

Supramotion: berührungslos arbeiten im Labor der Zukunft

Der Transport durch die verschiedenen Schritte im Produktionsprozess erfolgt mit der einzigartigen Supraleiter-Technologie von Festo. Damit lassen sich Objekte berührungslos auf einem magnetischen Schweber transportieren. Das kinematische System bleibt dabei ausserhalb des Reinraums und verschleppt keine Partikel. Die clean gehaltenen Oberflächen lassen sich leicht reinigen. Die innovative Technologie lässtsich mit Automatisierungslösungen für den Life Science-Bereich zu einem prozesssicheren Gesamtkonzept kombinieren, das höchste Anforderungen an die Reinigung und Sauberkeit erfüllt.

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