Automatisierte Produktion biohybrider Implantate

 


 
 

Motivation

Die Herstellung biohybrider Implantate weisen eine hohe Vielfalt an patientenspezifischen Varianten und Prozessen auf, was es schwierig macht, reproduzierbare Produktqualitäten in manuellen Produktionsprozessen zu erreichen. Neben der biologischen Vielfalt der Patientenzellen müssen auch die individuellen Produktanforderungen berücksichtigt werden.

 

 
 

Ansatz

In einem neuen Ansatz wird medizinisches und biologisches Wissen mit einer individualisierten, modellbasierten Produktionssteuerung und Technologien der Automatisierungstechnik kombiniert, um einen flexiblen und qualitativ hochwertigen Produktionsprozess für biohybride Gefäßimplantate zu realisieren.
Die kontinuierliche Überwachung aller Prozessschritte durch automatisierte Pipetten und Sensoren ermöglicht eine einfachere Vorbereitung späterer Implantatzertifizierungsprozesse unter Beachtung aller notwendigen Dokumentationsregeln.

 

 
 

Projektinfos

Um eine reproduzierbare Produktqualität von biohybriden Implantaten zu erreichen, wird eine vollautomatische Prozesssteuerung konzipiert, die die individuelle Konfiguration und Implementierung der jeweiligen Produktionsprozesse auf Basis digitaler Laborprotokolle realisiert. In einer ersten Anwendung wird das Laborverfahren zur Herstellung von biohybriden Gefäßimplantaten betrachtet. Die Implementierung von Laborprotokollen in automatisierte Laborprozesse erfordert den Einsatz der am WZL entwickelten interdisziplinären Beschreibungssprache BioML4. Die intuitive Prozessparametrisierung für patientenspezifische Produkte basiert auf einer Bibliothek von standardisierten Prozessschritten. Die wiederverwendbaren Prozessbeschreibungen werden mittels Modellinterpretation an die Anlagensteuerung übertragen, so dass keine weiteren Automatisierungskonfigurationen erforderlich sind. Der Einsatz von Mensch-Maschine-Kollaborations-fähigen Robotern und digital vernetzten Pipetten ermöglicht den Einsatz der Automatisierungstechnik im Laboralltag und unterstützt die Standardisierung und Stabilisierung von Laborprozessen. Online-Prozessdaten können direkt in digitalen Laborbüchern erfasst werden und dienen so der Unterstützung von Zertifizierungsprozessen.

 

 
 

Veröffentlichungen

Wolf, F.; Rojas Gonzáles, D. M.; Steinseifer, U.; Obdenbusch, M.; Herfs, W.; Brecher, C.; Jockenhövel, S.; Mela, P.; Schmitz-Rode, T.: VascuTrainer – A Mobile and Disposable Bioreactor System for the Conditioning of Tissue-Engineered Vascular Grafts. Annals of Biomedical Engineering, Volume 46, S. 1-11, 2018.

Herfs, W.; Flender, J.; Meyr, U.; Wolf, F.; Jockenhövel, S.; Schmitz-Rode T.: Automatisierte Produktion biohybrider Implantate – Interpretation und Ausführung digitaler semantischer Prozessbeschreibungen auf einer Produktionsanlage. GIT – Labor-Fachzeitschrift, Biologische Produktion, S. 31-33, 2018.

Brecher, C.; Flender, J.; Herfs, W.; Obdenbusch, M.; Wolf, F.; Schmitz-Rode, T.; Jockenhövel, S.: Produktzentrierte Steuerung biologischer Prozesse – Biohybrides cyber-physisches System zur Konditionierung von Gefäßprothesen. atp – Automatisierungstechnische Praxis, S. 66-77, 2016.

 

 
 

Kontakt

Ansprechpartner:
Stephan Wein, M.Sc.
Tel.: +49 241 80-27455
E-Mail: s.wein@wzl.rwth-aachen.de