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APRONA – automatisierte Produktion von Nanopartikeln mit flexibler roboterbasierter Plattform

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Das Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC hat kürzlich die gemeinsam mit Projektpartnern entwickelte flexible Roboter-basierte Plattform zur automatisierten Produktion von Nanopartikeln in Betrieb genommen. Das Verbund-Projekt APRONA wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF gefördert.

Laborroboter für die automatisierte Nanopartikelproduktion © M.-L-Righi, Fraunhofer ISC
Laborroboter für die automatisierte Nanopartikelproduktion © M.-L-Righi, Fraunhofer ISC

Dank großer Fortschritte in der Materialforschung stehen heute zahlreiche Nanopartikelkonzepte mit diagnostischen und therapeutischen Eigenschaften zur Verfügung. Eine der größten Herausforderungen bei der Synthese von Nanopartikeln ist jedoch die Etablierung von Herstellungsverfahren, die reproduzierbare Produkteigenschaften sicherstellen und dabei den Anforderungen aus der personalisierten Medizin gerecht werden.

Gerade die Herstellung von biofunktionalisierten Nanopartikeln kann deshalb enorm von einer Automatisierung des Prozesses profitieren. Mit Förderung vom Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF wird im Verbundprojekt »APRONA« flexible, interaktive Robotertechnik für die Produktion von diagnostisch und/oder therapeutisch in vivo oder in vitro nutzbaren Nanopartikeln eingesetzt. Mittelfristig sollen nanopartikuläre Drug-Delivery-Systeme unter GMP-konformen Bedingungen automatisiert hergestellt werden. GMP steht für Good Manufacturing Practice, d. h. die Einhaltung von internationalen Richtlinien zur Qualitätssicherung bei der Herstellung von Arzneimitteln und Wirkstoffen. In dem Verbundprojekt arbeiten das zum Fraunhofer ISC gehörige Translationszentrum Regenerative Therapien, Goldfuß engineering, Biametrics sowie BioTeSys zusammen. Der Verbund wird von BioRegio STERN koordiniert.

Der automatisierte Prozess besteht aus den Schritten Herstellung, Aufarbeitung und Reinigung sowie Charakterisierung und wurde für einen Zweiarmroboter ausgelegt. Dieser agiert autonom mit dem syntheserelevanten Peripherie-Equipment. Parallel dazu wurden analytische Methoden zur Nanopartikel-Charakterisierung entwickelt, optimiert und in den Prozess integriert. Damit wird eine prozessinterne Qualitätskontrolle sichergestellt. Die Machbarkeit wird an bereits etablierten Partikelsystemen erprobt. Dabei bietet eine regulatorische Bewertung dieser weltweit ersten Produktionsanlage für ein automatisiertes Nanopartikel-Synthesesystem die Möglichkeit, grundlegende Aspekte für die CE-Zertifizierung eines Zweiarmroboters abzuleiten.

Durch die damit langfristig mögliche digitalisierte Auftragsfertigung können patientenspezifische Therapielösungen – z. B. Beladung der Nanopartikel mit verschiedenen Wirkstoffen oder individuellen Antikörpern – vor Ort hergestellt werden. Dies könnte neue Ansätze für flexibel den Patientenbedürfnissen angepasste individualisierte Therapien ermöglichen.

Die erste von Goldfuß engineering nach Vorgaben des Fraunhofer ISC als Prototyp gebaute Roboteranlage wurde jetzt in Würzburg am Translationszentrum für Regenerative Therapien in Betrieb genommen. Die ersten Arbeiten laufen bereits mit der Anlage.

Förderung
Das Projekt »APRONA – Flexible roboterbasierte Plattform zur automatisierten Produktion von Nanopartikeln« startete im September 2017 und wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der Initiative zur Förderung von KMU-zentrierten, strategischen FuE-Verbünden in Netzwerken und Clustern mit rund 1,6 Mio Euro gefördert.

Projektpartner
Koordination: BioRegio Stern, Stuttgart
Fraunhofer-Translationszentrum für Regenerative Therapien TLZ-RT (Fraunhofer ISC), Würzburg
Goldfuß engineering GmbH, Balingen
Biametrics GmbH, Tübingen
BioTeSys GmbH, Esslingen

Mehr Informationen
www.regenerative-therapien.fraunhofer.de

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