Lab-on-a-Chip-Produktion für Schnelltests

Pilotlinie für die „LabDisk“-Produktion

Das Institut für Mikroanalysesysteme der Hahn-Schickard-Gesellschaft für angewandte Forschung e.V. in Freiburg hat mit der dortigen Albert-Ludwigs-Universität die „LabDisk“ entwickelt: eine zentrifugal-mikrofluidische Technologieplattform für Schnelltests. Kernstück ist eine Einweg-Kunststoffscheibe in CD-Größe. Auf ihr liegen alle notwendigen Reagenzien vor – als Feststoff oder Flüssigkeit in aluminiumbeschichteten Kunststoffbeuteln („Stick-Packs“) oder in getrockneter Form, etwa als Cryo-Pellets. Durch die Rotation der Disk im „Player" werden die Reagenzien freigesetzt, mit der Untersuchungsprobe vermischt und über feinste Kanäle in Reaktionskammern verteilt. So lassen sich in 60 bis 90 Minuten beispielsweise Infektionskrankheiten wie Malaria oder multiresistente Keime nachweisen.
Bis 2015 konnte Hahn-Schickard die Testträger nur in kleinen Chargen bis 100 Stück produzieren. Mehr Kapazität schafft jetzt eine Pilotlinie für Kleinserien, für die Harro Höfliger zwei Maschinen lieferte. Das Pro-Fill-Modul basiert auf der flexiblen automatisierten Plattform Vario-Flex: Hier dosiert eine Pipettierstation bis zu 16 trockenbare Reagenzien sowie Magnetpartikel auf die vorstrukturierten Disks. Nach dem Trocknungsschritt und Einlegen von Cryo-Pellets werden im Pro-Seal-Modul die Testträger mit kleberbeschichteten oder thermischen Siegelfolien dicht verschlossen.

Variable und skalierbare Lab-on-a-Chip-Produktion

„Dominique Kosse, als Bereichsleiter Lab-on-a-Chip Prototyping und Produktion verantwortlich für die Umsetzung von mikrofluidischen Konzepten in Versuchsmuster und Kleinserien, sieht die LabDisk-Pilotlinie als Technologieschub für die Marktreife von Kundenprodukten: „Skalierbare Batch-Größen von 1.000 bis 10.000 Stück sind für unsere Kunden eine typische Größenordnung zur klinischen Erprobung und Validierung. Die konnten wir bislang nicht bedienen." Insbesondere kleine und mittlere Unternehmen will Hahn-Schickard auf diese Weise von hohen Eigeninvestitionen entlasten.

Das Anlagenkonzept von Harro Höfliger zielt auf eine variable und skalierbare Lab-on-a-Chip-Produktion. „Die außergewöhnlich schnelle Umstellung auf neue Produkte war ein wesentlicher Entscheidungsgrund für dieses Anlagendesign. Andere Disk-Typen einspeisen, neue Koordinaten programmieren und die Beladung mit Reagenzien ändern – das funktioniert bei Pro-Fill ganz unkompliziert", sagt Kosse. Derzeit werden die Cryo-Pellets noch manuell eingelegt. Bei einer Jahreskapazität von bis zu 200.000 Testträgern ist ein weiterer Automatisierungsschritt allerdings nicht ausgeschlossen."