Was wäre, wenn Robo­ter rie­chen könn­ten? Am Flug­ha­fen Spreng­stoff erschnüf­feln, in der Arzt­pra­xis Krank­hei­ten auf­grund des Atems der Pati­en­ten dia­gnos­ti­zie­ren, Gas­lecks orten und vie­les ande­re mehr? Das Fraun­ho­fer-Insti­tut für Pro­duk­ti­ons­tech­nik und Auto­ma­ti­sie­rung IPA in Stutt­gart wid­met sich im Rah­men sei­nes Leit­the­mas „Bio­lo­gi­sche Trans­for­ma­ti­on“ nun ver­stärkt der Ver­bin­dung von bio­lo­gi­schen und tech­ni­schen Sys­te­men. Eine neue Platt­form­tech­no­lo­gie soll zell­ba­sier­te Sen­so­ren auto­ma­ti­siert her­stel­len und wirt­schaft­lich nutz­bar machen.

Für die wirt­schaft­li­che Nut­zung bio­lo­gi­scher Sen­so­ren wird am Fraun­ho­fer IPA eine Tech­no­lo­gie ent­wi­ckelt, die auto­ma­ti­siert zell­ba­sier­te Bio­sen­so­ren pro­du­ziert. Sol­che Sen­so­ren könn­ten dann Maschi­nen bei­spiels­wei­se einen Geruchs­sinn ver­lei­hen. Vali­diert wird die Platt­form zunächst an einem Pro­dukt des kali­for­ni­schen Start-ups Koni­ku. Es soll spä­ter aber auch für ande­re Anwen­dun­gen ein­setz­bar sein. IPA-Pro­jekt­lei­ter Mar­tin Tho­ma fasst die Inno­va­ti­on so zusam­men: „Wir ent­wi­ckeln im Grun­de ein gene­ri­sches Werk­zeug, das es mit­tel­fris­tig ermög­li­chen soll, zell­ba­sier­te bio­lo­gi­sche Sen­so­ren für die indus­tri­el­le Nut­zung zu pro­du­zie­ren.“ Bio­lo­gie und Tech­nik ver­schmel­zen.

Geför­dert wird das Pro­jekt unter ande­rem vom baden-würt­tem­ber­gi­schen Wirt­schafts­mi­nis­te­ri­um. Mit bio­in­tel­li­gen­ten Pro­duk­ten und den damit ver­bun­de­nen Pro­duk­ti­ons­tech­no­lo­gi­en kön­nen sich für den Inno­va­tions- und Indus­trie­stand­ort Baden-Würt­tem­berg neue Wert­schöp­fungs­po­ten­zia­le erge­ben. Die­se sol­len mit dem Pro­jekt für die Wirt­schaft im Land erschlos­sen wer­den.

Um die geziel­te Ent­wick­lung eines wirt­schaft­lich nutz­ba­ren Pro­duk­tes zu ermög­li­chen, wird das Fraun­ho­fer IPA ein Scree­ning-Ver­fah­ren zur Rezep­tor­auswahl und zur zuver­läs­si­gen auto­ma­ti­sier­ten Pro­duk­ti­on von soge­nann­ten trans­fi­zier­ten Zel­len ent­wi­ckeln, das sind Zel­len, in die Fremd-DNA oder RNA ein­ge­bracht wird.

Das ame­ri­ka­ni­sche Unter­neh­men Koni­ku kul­ti­viert seit eini­gen Jah­ren sol­che Zel­len, in die auf klei­nen auto­no­men opti­schen Aus­le­se­ein­hei­ten Geruchs­re­zep­to­ren ein­ge­bracht wer­den. Die Zel­len kön­nen über einen län­ge­ren Zeit­raum am Leben und funk­ti­ons­fä­hig gehal­ten wer­den, um win­zi­ge Par­ti­kel aus der Umge­bung zu detek­tie­ren. Aller­dings gibt es in die­sem For­schungs­feld noch vie­le offe­ne Fra­gen.

Um den rich­ti­gen Geruchs­re­zep­tor für eine spe­zi­fi­sche Anwen­dung zu ermit­teln, müs­sen meh­re­re tau­send Rezep­to­ren und deren Kom­bi­na­ti­on gescreent wer­den. Damit die­ser Vor­gang wirt­schaft­lich wird, ist eine Platt­form not­wen­dig, die es ermög­licht, Zel­len auto­ma­ti­siert zu modi­fi­zie­ren, also zu trans­fi­zie­ren, um sie anschlie­ßend auf ihre spe­zi­fi­sche Reak­ti­on auf Gerü­che und Geschmä­cker zu unter­su­chen.

Mit einer sol­chen Trans­fek­ti­ons- und Scree­ning-Platt­form wäre es mög­lich, die Zel­len sehr schnell auch für ver­schie­de­ne Geruchs­rei­ze zu modi­fi­zie­ren und so wei­te­re Anwen­dungs­ge­bie­te, wie zum Bei­spiel die medi­zi­ni­sche Dia­gnos­tik, zu erschlie­ßen. „Beson­ders freue ich mich dar­auf, unse­re Tech­no­lo­gie in ein paar Jah­ren über­all ein­set­zen zu kön­nen“, so Koni­ku-Grün­der Osh Agabi, „eine Lösung, die Men­schen hel­fen kann, Krank­hei­ten in den frü­hes­ten Sta­di­en zu erken­nen oder aus­zu­schlie­ßen. Natür­lich gibt es noch Hür­den, aber Schritt für Schritt nähern wir uns die­sem Ziel. Die Part­ner­schaft mit dem Fraun­ho­fer IPA ist ein wei­te­rer wich­ti­ger Mei­len­stein auf die­ser Rei­se.“