Berlin, Bubenreuth, Regensburg und Zwingenberg 31.07.2012: Das Verbundprojekt AutoBio mit dem Förderkennzeichen (FKZ 02PJ1150) wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) über die nächsten drei Jahre gefördert. Das vom Projektträger Karlsruhe (PTKA) betreute Programm hat ein Gesamtvolumen von 3.7 Millionen Euro und ist Teil des Rahmenprogramms “Forschung an der Produktion von morgen”. Von den in dem Programm insgesamt eingereichten 114 Skizzen wurden 13 nach Begutachtung zur Förderung empfohlen.
Im Rahmen des AutoBio-Verbundprojekts ist es das gemeinsame Ziel der Partner, durch interdisziplinäre Ansätze zwischen der Biotechnologie, der Verfahrens- und Elektrotechnik sowie der Informatik Entwicklungszeiten durch partielle Automatisierung signifikant zu verkürzen. Weiterhin steht eine entscheidende Verringerung der Entwicklungskosten verbunden mit einer Effizienzsteigerung der Prozessentwicklung biotechnologischer Verfahren im Fokus des Konsortiums. In dem AutoBio-Verbund sind neben zwei akademischen Partnern der Technischen Universität Berlin insgesamt fünf mittelständische Unternehmen beteiligt. Die TU Berlin hat die Koordination des Vorhabens übernommen.
Die Biotechnologie ist eine Schlüsseltechnologie des 21. Jahrhunderts, welche die Basis für die Herstellung vieler Pharmazeutika, industrieller Biokatalysatoren, aber zunehmend auch von Grund- und Fein- und Spezialchemikalien ist. Experten aus Industrie und Wissenschaft schätzen, dass bereits 2030 ein Drittel der weltweiten industriellen Produktion aus biotechnologischen Prozessen stammen wird. Bioprozesse sind nachhaltig und ressourcenschonend. Die entsprechenden Katalysatoren werden kostengünstig auf der Grundlage nachwachsender Rohstoffe generiert und arbeiten unter milden Reaktionsbedingungen.
Eine große Herausforderung für das Erreichen der anspruchsvollen Ziele des AutoBio-Verbunds ist die Verkürzung der Entwicklungs-zeiten für Bioprozesse, die mit derzeit 5-8 Jahren im Vergleich zu anderen industriellen Prozessen sehr lang ist. Mit der Verkürzung der Entwicklungszeiten durch eine strategische Herangehensweise sollen auch die vergleichsweise hohen Investitionsrisiken und -kosten drastisch reduziert werden.
Im Rahmen des Vorhabens erarbeiten die Fachgebiete Bioverfahrenstechnik und Mess- und Regelungstechnik aus der Fakultät III Prozesswissenschaften der TU Berlin in enger Abstimmung mit den fünf am Projekt beteiligten mittelständischen Unternehmen (BioSilta Europe GmbH, BRAIN AG, infoteam Software AG, Organobalance GmbH, PreSens Precision Sensing GmbH) Strategien und Methoden, wie u.a. die Industriestandards „Quality by Design“ (QbD), um bioprozessbasierte Produkte effizient zu entwickeln und das Potential der Methodik an ersten, aus den Unternehmen stammenden Produktbeispielen zu demonstrieren.
Im Verbundprojekt werden manuelle Strategien der experimentellen Entwicklung weitgehend automatisiert, d.h. auf Roboterplattformen übertragen und die zu untersuchenden Prozesse mittels der modell-basierten Versuchsplanung optimiert.
Für eine konsistente Bioprozessentwicklung auf automatisierten Plattformen ist die Übertragung des oftmals in industriellen Prozessen angewandten Zulaufverfahrens (Fed-batch) bis in den mL Maßstab essentiell. Dadurch wird ermöglicht, bereits in einer frühen Entwicklungsphase neben naturwissenschaftlichen erstmals auch ingenieurtechnische Fragestellungen der Prozesskontrolle und des Scale-up zu berücksichtigen.
Diese systematische Herangehensweise soll es im Projektverlauf ermöglichen, schon während der Phase der Produktentwicklung die Datenbasis für eine effiziente Prozesskontrolle und -regelung zu erreichen. Die abgeleiteten Modelle sollen im Verlauf des Forschungsprogramms parallel im kleinen Maßstab im Hochdurchsatz in industriellen Prozess-Simulatoren getestet werden. Das Projekt wird von einem Gremium assoziierter Industriepartner begleitet, zu denen auch international agierende Konzerne gehören.
Interessierte industrielle Partner, die sich entweder als Technologieanbieter oder als zukünftige Anwender der automatisierten Prozesse in das AutoBio-Programm einbringen wollen, sind eingeladen dem Industriekonsortium beizutreten.
Projektbeitrag der infoteam Software AG im Detail:
infoteam verfügt als Softwarehaus über langjähriges Know-how in der Laborautomatisierung und in der Entwicklung von Software im regulierten Bereich (Medizingeräte). infoteam übernimmt im Projekt AutoBio die Entwicklung einer Software, mit der Daten aus den Experimenten zur Bioprozessentwicklung ausgewertet, visualisiert, mit anderen Daten verglichen und geräteunabhängig archiviert werden können. Kernstück der Softwareumgebung ist eine Datenbank mit Schnittstellen zum einen zu den Automatisierungsplattformen auf denen die Experimente laufen und von denen die Daten stammen und zum andern zu Softwarepaketen wie beispielsweise MS Excel, Labview, Matlab oder Umetrics Modde. Diese Anbindung ermöglicht die oben genannten Anwendungen (Auswertung, Vergleich, Archivierung). Die spannendste Aufgabe für infoteam im Projekt wird aber die Implementierung einer online-Prozesssteuerung: die Möglichkeit, durch die Anbindung an mathematische Modelle (die vom Projektpartner TU Berlin/MRT entwickelt werden) aus diesen Modellen Daten und Parameter zu erhalten und online in den Prozess zurückzuführen um damit den Verlauf der Kultivierung zu optimieren. Das Ziel ist neben der Zeit- und Kostenersparnis für den Gesamtprozess, die Transparenz und Nachvollziehbarkeit der durchgeführten Experimente.
Im Rahmen des AutoBio-Verbundprojekts ist es das gemeinsame Ziel der Partner, durch interdisziplinäre Ansätze zwischen der Biotechnologie, der Verfahrens- und Elektrotechnik sowie der Informatik Entwicklungszeiten durch partielle Automatisierung signifikant zu verkürzen. Weiterhin steht eine entscheidende Verringerung der Entwicklungskosten verbunden mit einer Effizienzsteigerung der Prozessentwicklung biotechnologischer Verfahren im Fokus des Konsortiums. In dem AutoBio-Verbund sind neben zwei akademischen Partnern der Technischen Universität Berlin insgesamt fünf mittelständische Unternehmen beteiligt. Die TU Berlin hat die Koordination des Vorhabens übernommen.
Die Biotechnologie ist eine Schlüsseltechnologie des 21. Jahrhunderts, welche die Basis für die Herstellung vieler Pharmazeutika, industrieller Biokatalysatoren, aber zunehmend auch von Grund- und Fein- und Spezialchemikalien ist. Experten aus Industrie und Wissenschaft schätzen, dass bereits 2030 ein Drittel der weltweiten industriellen Produktion aus biotechnologischen Prozessen stammen wird. Bioprozesse sind nachhaltig und ressourcenschonend. Die entsprechenden Katalysatoren werden kostengünstig auf der Grundlage nachwachsender Rohstoffe generiert und arbeiten unter milden Reaktionsbedingungen.
Eine große Herausforderung für das Erreichen der anspruchsvollen Ziele des AutoBio-Verbunds ist die Verkürzung der Entwicklungs-zeiten für Bioprozesse, die mit derzeit 5-8 Jahren im Vergleich zu anderen industriellen Prozessen sehr lang ist. Mit der Verkürzung der Entwicklungszeiten durch eine strategische Herangehensweise sollen auch die vergleichsweise hohen Investitionsrisiken und -kosten drastisch reduziert werden.
Im Rahmen des Vorhabens erarbeiten die Fachgebiete Bioverfahrenstechnik und Mess- und Regelungstechnik aus der Fakultät III Prozesswissenschaften der TU Berlin in enger Abstimmung mit den fünf am Projekt beteiligten mittelständischen Unternehmen (BioSilta Europe GmbH, BRAIN AG, infoteam Software AG, Organobalance GmbH, PreSens Precision Sensing GmbH) Strategien und Methoden, wie u.a. die Industriestandards „Quality by Design“ (QbD), um bioprozessbasierte Produkte effizient zu entwickeln und das Potential der Methodik an ersten, aus den Unternehmen stammenden Produktbeispielen zu demonstrieren.
Im Verbundprojekt werden manuelle Strategien der experimentellen Entwicklung weitgehend automatisiert, d.h. auf Roboterplattformen übertragen und die zu untersuchenden Prozesse mittels der modell-basierten Versuchsplanung optimiert.
Für eine konsistente Bioprozessentwicklung auf automatisierten Plattformen ist die Übertragung des oftmals in industriellen Prozessen angewandten Zulaufverfahrens (Fed-batch) bis in den mL Maßstab essentiell. Dadurch wird ermöglicht, bereits in einer frühen Entwicklungsphase neben naturwissenschaftlichen erstmals auch ingenieurtechnische Fragestellungen der Prozesskontrolle und des Scale-up zu berücksichtigen.
Diese systematische Herangehensweise soll es im Projektverlauf ermöglichen, schon während der Phase der Produktentwicklung die Datenbasis für eine effiziente Prozesskontrolle und -regelung zu erreichen. Die abgeleiteten Modelle sollen im Verlauf des Forschungsprogramms parallel im kleinen Maßstab im Hochdurchsatz in industriellen Prozess-Simulatoren getestet werden. Das Projekt wird von einem Gremium assoziierter Industriepartner begleitet, zu denen auch international agierende Konzerne gehören.
Interessierte industrielle Partner, die sich entweder als Technologieanbieter oder als zukünftige Anwender der automatisierten Prozesse in das AutoBio-Programm einbringen wollen, sind eingeladen dem Industriekonsortium beizutreten.
Projektbeitrag der infoteam Software AG im Detail:
infoteam verfügt als Softwarehaus über langjähriges Know-how in der Laborautomatisierung und in der Entwicklung von Software im regulierten Bereich (Medizingeräte). infoteam übernimmt im Projekt AutoBio die Entwicklung einer Software, mit der Daten aus den Experimenten zur Bioprozessentwicklung ausgewertet, visualisiert, mit anderen Daten verglichen und geräteunabhängig archiviert werden können. Kernstück der Softwareumgebung ist eine Datenbank mit Schnittstellen zum einen zu den Automatisierungsplattformen auf denen die Experimente laufen und von denen die Daten stammen und zum andern zu Softwarepaketen wie beispielsweise MS Excel, Labview, Matlab oder Umetrics Modde. Diese Anbindung ermöglicht die oben genannten Anwendungen (Auswertung, Vergleich, Archivierung). Die spannendste Aufgabe für infoteam im Projekt wird aber die Implementierung einer online-Prozesssteuerung: die Möglichkeit, durch die Anbindung an mathematische Modelle (die vom Projektpartner TU Berlin/MRT entwickelt werden) aus diesen Modellen Daten und Parameter zu erhalten und online in den Prozess zurückzuführen um damit den Verlauf der Kultivierung zu optimieren. Das Ziel ist neben der Zeit- und Kostenersparnis für den Gesamtprozess, die Transparenz und Nachvollziehbarkeit der durchgeführten Experimente.
