Laborautomatisierung 2018

Eindrücke von der Analytica 2018

  • Analytica 2018 © Messe MünchenAnalytica 2018 © Messe München

Vom 10. bis zum 13. April 2018 fand in München die Analytica 2018 statt, weltweit eine der größten und in Europa die größte Messe auf dem Gebiet der Labortechnik und Analytik. Eines der wichtigsten Themen war die fortschreitende Digitalisierung und Automatisierung an den Laborarbeitsplätzen.

Die vorgestellten Aussagen basieren auf einer Interviewleitfaden-gestützten Feldstudie. Von den etwa 1100 Ausstellern auf der Analytica präsentierten 558 das Thema Laborautomatisierung. Von diesen wurden etwa 40 ausführlich befragt.

Die wesentlichen Vorteile der Automatisierung sehen die Hersteller in folgenden Punkten:
▪ Datenintegrität (keine Manipulation und Verwechslung der Daten durch Sample Tracking)
▪ Sterilität und Sicherheit (keine Exposition der Mitarbeiter; keine Produktkontamination durch den Menschen)
▪ Reproduzierbarkeit (geringere Fehler bei der Probenvorbereitung)
▪ Arbeitsentlastung der Mitarbeiter
▪ Zuverlässigkeit (möglicher ganztägiger Einsatz der Systeme)

Anwendungen von Robotern im Labor können in folgende große Untergruppen unterteilt werden:
▪ Liquid Handling
▪ Solid Handling
▪ Nutzerorientierte Komplettlösungen für Applikationen
▪ Probenvorbereitung für die Chromatographie/MS-Kopplung

Am häufigsten eingesetzt werden Liquid Handling-Systeme. Anwender kommen aus den Bereichen Pharmazie, Lebensmittelherstellung, Biotechnologie, Medizintechnik, Klinik, Auftragslabore (u. a. Diagnostik) und auch aus der Automobilbranche.

„Liquid Handler“ werden schon heute im High Throughput Screening (HTS; 24/7), Next Generation Sequenzing (NGS) und allgemein in der Proteomik und Genomik erfolgreich eingesetzt. Liquid Handling Systeme können modular zusammengestellt werden, um z. B. Verdünnungsreihen durchzuführen. Modulare Einheiten sind u.a. Shaker, SPE-Säulen, Cooling- und Heating-Devices.

Im Vergleich dazu ist die Automatisierung der Feststoffvorbereitung (Solid Handling) schwieriger, da diese stark abhängig von dem Fließverhalten der Pulver ist. Demzufolge kommt es teilweise nicht zur erwünschten Zeitersparnis. Einige Firmen raten deswegen, Stammlösungen bereitzustellen und dazu die Feststoffe weiter manuell einzuwiegen.

Manche Hersteller bieten applikationsabhängige Komplettlösungen an, um auf die speziellen Bedürfnisse der Kunden einzugehen.

So können Workflows vollständig und benutzerfreundlich automatisiert werden.

Bei der Laborroboterentwicklung werden bisher keine Usability-Studien durchgeführt. Die Ideen für die Innovationen kommen direkt durch spezielle Anfragen von den Kunden. Bei der Entwicklung wird auf die Funktionalität der Systeme und die Einhaltbarkeit der Spezifikationen geachtet. Das Design der Roboter wird bisher weniger auf einen möglichen Kundeneinfluss untersucht.

Im Gegensatz zu der Automatenentwicklung ist die Softwareprogrammierung stärker auf den Kunden ausgerichtet. Es gibt zwei große Gruppen:
▪ flexible, offene Lösungen, bei der die Kunden ihre Applikationen selbst programmieren
▪ nutzerfreundliche, intuitive, selbsterklärende Software, für die keine Programmierkenntnisse vom Kunden notwendig sind

Für potentielle Kunden ist es wichtig, sich einen Überblick über die praktische Leistungsfähigkeit von automatisierten Systemen zu verschaffen. Es gibt Qualitätsunterschiede hinsichtlich der Zuverlässigkeit der Systeme und dem verwendbaren Flüssigkeitsbereich. Die meisten Liquid Handler können Volumina von 1 µL bis 1 mL verwenden. Weitere Unterschiede zeigen sich in der Flexibilität und der Vielseitigkeit der Systeme. Die Stationen sind meist modular aufgebaut, sodass man mit einer Grundausstattung anfangen und diese dann je nach Bedürfnis aufrüsten kann.

Die technischen Lösungen zur Datenübermittlung variieren stark, ebenso die Durchgängigkeit des Workflows. Manche Firmen gewährleisten ein vollständiges Sample Tracking von der Probenvorbereitung bis zur Datenanalyse. Beispielsweise werden Daten mittels RFID-Chip auf dem Probenbehältnis gespeichert oder Daten werden zeitgleich in die Software hochgeladen. Sicherlich ist es immer hilfreich mit Referenzkunden der Anbieterfirmen in Kontakt zu treten, um Erfahrungen auszutauschen.

Die Analytica 2018 zeigte ein breites und zunehmendes Anwendungsfeld für automatische Laborsysteme. Sicher sind für die nahe Zukunft weitere spannende Innovationen zu erwarten, zum Beispiel weitere Individualisierungen durch 3D-Drucker und die enge Vernetzung von Laborgeräten unterschiedlicher Anbieter durch standardisierte Schnittstellen.

Autoren
Rebecca Wiesner1, Hermann Wätzig1

Zugehörigkeit
1Institut für Medizinische und Pharmazeutische Chemie, Technische Universität Braunschweig, Deutschland

Kontakt  
Prof. Dr. Hermann Wätzig

Institut für Medizinische und
Pharmazeutische Chemie
Technische Universität Braunschweig
Braunschweig, Deutschland
h.waetzig@tu-bs.de

Kontaktieren

Technische Universität Braunschweig
Beethovenstr. 55
38106 Braunschweig
Deutschland

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