Anwendungsbeispiele in der 2D- und 3D-Zellkulturautomatisierung

Die automatisierte Zell- und Gewebekultur ist mehr als eine einfache Kombination von Biologie und Automation. Eine erfolgreiche Umsetzung eines manuellen Zellkulturprozesses in einen teil- oder vollautomatisierten Prozess erfordert kann nur in einem multidisziplinären Team erfolgen. Eine große Herausforderung ist die Aufrechterhaltung der Sterilität in einem vollautomatischen Produktionsprozess über einen Zeitraum von mehreren Monaten. Dies erfordert spezifische In-Prozess-Kontrollen und Reinigungsprotokolle. Die Abteilung Laborautomatisierung und Bioproduktionstechnik des Fraunhofer IPA ist Technologiepionier für Automatisierungslösungen im Bereich der automatisierten 2D- und 3D-Zellkultur und greift auf eine langjährige Erfahrung in der Umsetzung von Zellkulturprozessen auf technischen Anlagen zurück. Dies reicht von Benchtop-Geräten zur Abdeckung von wichtigen Routineschritten in der Zellkultur bis zum Aufbau von vollautomatischen Anlagen zur Kultivierung von embryonalen Stammzellen. Mit der Tissue Fabrik konnte weltweit erstmals eine Produktionsanlage installiert werden, die im Hochdurchsatz eine 2D-Zellkultur mit einem 3D-Aufbau von epidermalen Hautstrukturen verbindet. Dieser Produktionsprozess stellt höchste Anforderungen an das Zellhandling und die Standardisierung einzelner Produktionsprozessschritte. Die Anlage wurde auf ihre Funktionstauglichkeit hin validiert und produziert bis zu 5.000 Hautmodelle pro Monat, die zur Substanztestung eingesetzt werden können. Die wichtigsten "Lessons Learned" aus den eigenen Projekten werden vorgestellt, zusammen mit einem Ausblick auf die wesentlichen Herausforderungen an zukünftige Automatisierungsprojekte von komplexen Zellkultursystemen.