Das Labor von morgen: Labor 4.0

MPI-Forscherteam kooperierte mit Unternehmen zur Entwicklung vollautomatisierter und autonomer Laborgeräte

6. Juni 2022

Ein Team des MPI für terrestrische Mikrobiologie entwickelte in Zusammenarbeit mit dem Esslinger Unternehmen Festo neue Labortechnologien. Auf der  Hannover Messe stellten sie diese nun der Öffentlichkeit vor – auch der deutsche Minister für Wirtschaft und Klimaschutz, Robert Habeck, gratulierte dem Bionik-Team zu ihrer Arbeit.
 

Wie wird es aussehen, das biologische Forschungslabor der Zukunft? Derzeit erfordert die Arbeit im Labor noch manuelle Schritte und direkte menschliche Steuerung von Experimenten, was Zeit und Mühe kostet. Eine Vision der Zukunft ist ein automatisiertes Labor, welches die Forscher bei ihren Experimenten durch intelligente, autonom arbeitende und kommunizierende Instrumente unterstützt, so dass sich die Wissenschaftler auf ihre eigentlichen Aufgaben konzentrieren können. Dieses Konzept bezeichnet man als Labor 4.0.

In Zusammenarbeit mit Festo, einem Unternehmen für industrielle Steuerungs- und Automatisierungstechnik mit Sitz in Esslingen, hat ein Team des MPI für terrestrische Mikrobiologie neue Laborinstrumente und -geräte entwickelt und getestet, die sie auf der Hannover Messe der Öffentlichkeit vorstellten. Eines dieser Geräte ist ein automatisierter Dispenser für den Parallelbetrieb von hunderten von Experimenten in kleinsten Volumina, der intuitiv über eine Touchscreen-Oberfläche bedient werden kann. Der eigentliche Blickfang in Hannover war jedoch die „PhotoBionicCell“. 

Der vollautomatisierte Photobioreaktor kultiviert Mikroalgen, die das Treibhausgas CO2 einfangen und in Biomasse umwandeln. Der Bioreaktor verfügt über eine passive Kühltechnologie, eine spezielle Begasungseinheit zur Steuerung der Luft- und CO2-Zufuhr in den Reaktor sowie einen kompletten Satz von Echtzeitsensoren, um die Algen stets unter optimalen Bedingungen wachsen zu lassen. Die Suspension wird durch eine Reihe von abgewinkelten Einspritzdüsen umgewälzt, die die Flüssigkeit in ständiger Bewegung halten.  Über ein Augmented-Reality-Interface kann der Benutzer auf alle Parameter zugreifen und den Reaktor in Echtzeit überwachen.

Die PhotoBionicCell fand bei den Besuchern große Beachtung, unter anderem gratulierte der deutsche Minister für Wirtschaft und Klimaschutz, Robert Habeck, dem Bionik-Team von Festo und den Forscherinnen und Forschern des MPI zu ihrer Arbeit.

Maren Nattermann, Max-Planck-Forscherin aus der Abteilung Biochemie und Synthetischer Stoffwechsel, fand es sehr spannend, aktiv an der Entwicklung neuer Instrumente für ein smartes Labor mitzuwirken: "Moderne Lebenswissenschaften und insbesondere die Synthetische Biologie werden einen immer höheren Grad an Parallelisierung und Automatisierung erfordern."
Ihr Kollege Pascal Pfister ergänzt: "Die Zusammenarbeit mit den Ingenieuren bei der Entwicklung des Konzepts für einen neuen Bioreaktor, der Echtzeitdaten sammelt und die Kultivierungsbedingungen automatisch steuert, war eine großartige Erfahrung. Die Zusammenarbeit eröffnet neue Möglichkeiten, unser Wissen von der Kultivierung im kleinen Maßstab auf industrielle Anwendungen zu übertragen."

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