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Nr. 5/2018 – 19. Jahrgang
Analytik
ternet:
Aktuell im In .de
elt
www.laborw
85 Laborwelt Analytik.
· Smarte Sensoren in der Analytik ·
· ICP-MS: Verhältnisse von Fe-Isotopen bestimmen ·
· Übernahme: Neues Terrain für Miltenyi Biotec ·
· Die bunte Welt der Bioanalytik ·
· Biomanufacturing: Impfstoff-Analytik mit Raman-Spektroskopie ·
· Interview: Neue NGS-Methode in den Startlöchern ·
Fr AunhoFer uMSIChT ATeMAnALySe InFr AroTSenSor
neue Studie dröselt Kommt der Ingwer- BASF will neuen sensor
plastikproblem auf Kaugummi? in handys etablieren
Bei Kosmetika sind die allerorten verteu- Münchener Forscher haben die indirekte Im Oktober präsentierte die BASF SE eine
felten Mikroplastik-Kügelchen nur die Spit- Wirkung des Ingwer-Wirkstoffs 6-Gingerol Weiterentwicklung ihres Nahinfrarotsensors
ze des Eisbergs. Zu diesem Fazit kommt auf Mundgeruch nachgewiesen. Innerhalb Hertzstück. Der ist mitterweile so winzig,
eine im Oktober vorgestellet Studie des von Sekunden erhöht er den Sulfhydryl- dass er in Mobiltelefonen verbaut werden
Fraunhofer-Instituts für Umwelt-, Sicher- Oxidase 1-Spiegel im Speichel um das kann – und laut BASF bis 2022 auch soll.
heits- und Energietechnik in Oberhausen, 16-Fache. Jenes Enzym baut schwefel- Einen Anwendungsfall lieferte der Konzern
die vom Naturschutzbund Deutschland in haltige und damit übelriechende Substan- gleich mit: So könne das Minispektrometer
Auftrag gegeben wurde. Auch die anderen zen ab (doi: 10.1021/acs.jafc.8b02772). . bei Nahrungsmittelanalysen hilfreich sein,
Polymere, seien sie flüssig, gelartig oder zum Beispiel bei der Bestimmung des
gelöst, sind problematisch. Eigentlich Fettgehalts von Quark. Entwickelt wurde
InveSTITIon
müste jedes einzelne Polymer geprüft der Sensor von der BASF-Ausgründung
werden, was bei mehreren Hundert Sartorius feiert Trinamix. Die sehr dünne Verkapselung
in Kosmetika gefundenen Polymeren richtfest in ulm der funktionalen Halbleiterschicht sei stabil
eine „Sisyphosarbeit“ sei. Dass festes und schütze den Sensor vor Umwelt-
Plastik nur ein Teilproblem ist, macht Sartorius Stedim Cellca hat im Oktober das einflüssen wie Wasser und Sauerstoff.
ein Vergleich der allein in Deutschland Richtfest des Technologiezentrums für Zell- Erst diese Miniaturisierung ermögliche den
jährlich eingesetzten Mengen deutlich. kulturen im Ulmer Science Park III gefeiert. Einsatz der Hertzstück-Sensoren auf der
977 Tonnen sind es in Kosmetika, Wasch-, Rund 30 Mio. Euro werden investiert. Der Platine eines Smartphones, so BASF. .
Pflege- und Reinigungsmitteln. Die Menge Umzug vom 25 km entfernten Standort in
|transkript 11-12.2018 I Bildnachweis: BASF
an gelösten, gelartigen oder wachsartigen Laupheim ist für Ende 2019 geplant.
Polymere ist mit mehr als 47.000 Tonnen Die Sartorius Stedim Biotech-Tochter
deutlich höher. „In Anbetracht der nicht entwickelt Zelllinien und Proteinprodukti-
abzuschätzenden Risiken für die Umwelt onsprozesse, stellt aber auch Zellkulturme-
sollten Kunststoffemissionen über die EU- dien her. Sartorius Stedim Biotech erwarb
Chemikaliengesetzgebung oder andere 2015 die Cellca GmbH für 26,5 Mio. Euro.
geeignete Wege reguliert werden,“ fordert Nach dem Umzug will das Unternehmen Hertzstück: Infrarot-Detektor (Mitte) und
Studienautor Jürgen Bertling daher. . von 100 auf 120 Mitarbeiter wachsen. . verbaute Sensoren
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Laborwelt Analytik. 86
Smarte
Sensoren
Die Analytik der Zukunft ist vernetzt. Erste Anwendungen für das
„Smart Lab“ drängen auf den Markt, während einzelne Bauteile wie
Sensoren, Software und Energieversorgung immer besser werden.
Im Labor der Zukunft stehen kaum noch Thema. In Krankenhäusern ist der Trend gieseite gibt es immer mehr Möglich-
Menschen, dafür aber hochintegrierte zu Automatisierung und Miniaturisie- keiten, analytische Verfahren durch
automatisierte Systeme. Die Maschine rung wichtig, da so zum Beispiel in der kleinere Systeme abzubilden. In Ver-
setzt um, was der Mensch – unterstützt Klinikdiagnostik der Preis pro Probe bindung mit digitalen Tools werden sie
von Assistenzsystemen und „Augemen- und analysiertem Parameter weiter ge- am Ende preiswerter und eröffnen so
ted Reality“ – am (digitalen) Reißbrett senkt werden kann. Im Forschungslabor neue Geschäftsfelder.
entwickelt. Diese Vision, skizziert von dürfte die Umsetzung der Vision wohl
der DECHEMA Gesellschaft für Che- noch am längsten dauern, auch wenn smarte Fabrik
mische Technik und Biotechnologie in zum Beispiel Liquid-Handling-Stationen Ganz zentral sind dabei vernetzte Sen-
ihrem kürzlich veröffentlichten Strate- in vielen akademischen Laboren schon sorsysteme, die die benötigten Parameter
giepapier „Neue Schubkraft für die Bio- Einzug gehalten haben. Als ein Vorreiter erfassen. „Heute werden mittels indirek-
technologie“, dürfte in absehbarer Zeit im Biotech-Bereich gilt das US-Unter- ter Messmethoden große Datenmengen
Wirklichkeit werden. nehmen Ginkgo Bioworks, das sich auf generiert, aus denen sich, in Kombina-
Dabei gibt es deutliche Unterschiede die automatisierte Optimierung von Mi- tion mit intelligenten Auswertungsal-
von Forschungs- zu Produktions- und zu kroorganismen spezialisiert hat. gorithmen, relevante Systeminforma-
Kliniklabor, was die Umsetzung dieser Aus Sicht der Analytik sind zwei tionen gewinnen lassen“, so die in dem
Vision angeht. In Produktionsbereichen Aspekte für das Labor der Zukunft DECHEMA-Papier geäußerte Hoffnung.
sind Automatisierung und Vernetzung interessant: die Miniaturisierung und Sensorsysteme leisten zunehmend mehr
durch Digitalisierung längst ein großes die Digitalisierung. Auf der Technolo- als nur die Bereitstellung valider Daten.
Sie werden intelligenter im Sinne einer
weitreichenden Selbstüberwachung und
-diagnose, einer integrierten Datenaus-
wertung mit Logik- und Regelungsfunk-
tionalität oder einer interaktiven Ver-
netzung mit anderen Komponenten im
Prozessumfeld. Kurzum: Smarte Senso-
ren ermöglichen, dass Analytik-Systeme
selbständig Entscheidungen über den
weiteren Ablauf eines Arbeitsschrittes
oder Experiments treffen können.
|transkript 11-12.2018 I Bildnachweis: Ginkgo Bioworks
Welches Potential vernetzten Syste-
men beigemessen wird, machte jüngst
der Münchener Versicherungskonzern
Munich Re deutlich: Für 300 Mio. Euro
kaufte er im Oktober das erst fünf Jahre
alte Start-up Relayr. Das Berliner Unter-
nehmen bietet kleineren und mittleren
Firmenkunden eine Plattform, in der
die Daten von Maschinen zusammen-
Teilautomatisierung im Forschungslabor von Ginkgo Bioworks fließen. Der aus gesundheitlicher Sicht
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November 29, 2018
Rudolf Virchow Center
University of Würzburg
Challenges and possibilities of the translational process of biomedical research,
clinical development and precision therapies
New Therapies New Technologies New Targets
Æ
Æ
Æ
November 28, 2018
Pre-Conference Reception, Juliusspital Würzburg
Fireside Talk `New Therapies – Lost in Translation?` and Networking
Confirmed Speakers:
Ralf Bargou, Philipp Beckhove, Horst Domdey, Nadja Fenn, Gerhard Frank, Ilja Hagen,
Jutta Heix, Ulrike Kaltenhauser, Caroline Kisker, Christoph Klein, Christoph Maack,
Jochen Maas, Matthias Mack, Nisar Peter Malek, Martin Ungerer, Heike Walles,
Konstantin Zhernosekov, Christina Zielinski
b s t racts8!
n ll for A 30, 201
: Ca eadline, Sep
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r Ses sion D
Poste Subm
is
managed by
bio-m.org/forumTransMed
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Laborwelt Analytik. 88
sensible Bereich Ernährung und Geträn-
ke dürfte laut Softwareschmiede Relayr
mit am deutlichsten von der Vernetzung
profitieren – sei es in der Produktion, in
der Logistik oder im Handel.
Egal ob Harnkatheter, Pflaster, Im-
plantate oder Kontaktlinsen – in der
Medizin gibt es kaum ein Produkt, das
mittlerweile nicht auch einen smarten
Verwandten hat. Mehr noch als bei
der Vernetzung von Pipettierrobotern
und smarten Waagen liegt hier die He-
rausforderung bei den Sensoren in der
Schnittmenge von lebender und nicht-
lebender Materie. Die Bauteile müssen
flexibel sein, wasserresistent und me-
chanisch belastbar. Zum Teil wird auch
eine Bioabbaubarkeit oder Bioresor-
bierbarkeit gewünscht, fast immer eine
Bioverträglichkeit. Die immer stärker Mechanisch flexible Batteriestreifen aus segmentierten Mikrobatterien
aufkommenden organischen Halblei-
ter erfüllen viele dieser Bedingungen. verfügbare Kapazität sei zudem aus- kann. Anhand des Schweißes lassen
Mit dieser Komponente konnten chine- reichend, um die Energieversorgung sich Aussagen über den Gesundheits-
sische Forscher jüngst einen Echtzeits- einer herkömmlichen Smartwatch zustand des Trägers ableiten. Eine be-
ensor für den Entzündungsbiomarker ohne Laufzeitverlust zu ermöglichen. queme Analyse bietet die Möglichkeit,
CRP (C-reaktives Protein) fertigen, der Dr. Robert Hahn, Wissenschaftler in Heilungsprozesse viel besser nachzu-
klein und zugleich flexibel genug ist, der Abteilung Smart Sensor Systems verfolgen und zu kontrollieren.
dass er – über einen Katheter in ein am Fraunhofer IZM, erklärt das Kon- Von Xsensio kommt der Sensor, der
Blutgefäß eingeführt – den CRP-Spie- zept: „Die Energiedichte von sehr bieg- zum Beispiel Elektrolyte, Hormone
gel nahezu live messen kann (Advanced baren Batterien ist schlecht – besser ist und Proteine im Schweiß im Picomol-
Science, doi: 10.1002/advs.201701053). eine Segmentierung.“ Anstatt die Batte- Bereich und darunter erfassen kann.
rien auf Kosten von Energiedichte und Das Fraunhofer IZM entwickelt das
Neue Batterie-Architektur Zuverlässigkeit mechanisch extrem Aufbaukonzept und die Energiever-
Auch bei der Versorgung der Wearab- flexibel zu machen, arbeitet das Ins- sorgung der schweißmessenden Sen-
les-Sensoren mit Energie gibt es Fort- titut daran, sehr kleine und leistungs- soren. Es sollen Batterien integriert
schritte: Wissenschaftler des Fraun- starke Batterien auszulegen und opti- werden, die flach, flexibel und leicht
hofer-Instituts für Zuverlässigkeit und male Aufbautechniken zu entwickeln. sind. Daf ür werden verschiedene
Mikrointegration IZM in Berlin stell- Nur zwischen den Segmenten sind die neue Konzepte erarbeitet. Möglich
ten im Oktober neuartige flexible Bat- Batterien biegbar. So ist das Armband wäre zum Beispiel eine Verkapselung
terien vor. Sie könnten zum Beispiel in einerseits flexibel und verfügt anderer- aus Aluminiumverbundfolie. Bei der
Wearables oder smarten Kleidungs- seits über viel mehr Energie als andere Materialwahl wird zudem berück-
stücken Verwendung finden. Die Bat- smarte Armbänder auf dem Markt. sichtigt, dass die verwendeten Mate-
terien eines ersten Prototypen sind in rialien günstig und leicht entsorgbar
einem Uhrenarmband versteckt, spei- Der Schweiss ist heiss sein müssen. Schließlich sind Pflaster
|transkript 11-12.2018 I Bildnachweis: Fraunhofer IZM
chern eine Energie von 1,1 Wattstun- 2018 wurde am IZM ein neues Projekt Wegwerfprodukte. Zum Ende der Pro-
den und verfügen über eine Selbstent- im Bereich der tragbaren Technologien jektlaufzeit soll das smarte Pflaster im
ladung von weniger als 3% pro Jahr, initiiert: das intelligente Pflaster. Ge- Klinikumfeld getestet werden.
wirbt das Fraunhofer-Institut. Mit meinsam mit dem Schweizer Sensor- Deutlich früher als solch ein Medi-
diesen Parametern verfüge der neue hersteller Xsensio soll im Rahmen des zinprodukt dürfte Xsensio ein Well-
Prototyp über eine deutlich höhere von der EU geförderten Projekts Xpatch ness- oder Sportprodukt auf den Markt
Kapazität als bisher auf dem Markt ein Pflaster entwickelt werden, das den bringen. Unter anderem arbeitet die
erhältliche Smartbands und könne Schweiß des Trägers ohne Zeitverzöge- Firma daran, Sportler rechtzeitig vor
damit auch anspruchsvolle tragbare rung 24 Stunden am Tag, sieben Tage einer drohenden Unterzuckerung oder
Elektronik mit Energie versorgen. Die in der Woche messen und analysieren Dehydrierung zu warnen. ML
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89 Laborwelt Analytik.
Verhältnisse von
Fe-Isotopen bestimmen
Die ICP-MS-Technik ist aus klinischen Studien nicht mehr wegzudenken. Sie kann sowohl die
elementare Zusammensetzung als auch Isotopen-Verhältnisse präzise nachweisen – zum Beispiel
auch bei der Bestimmung von Eisen-Isotopen im Blut. Hier gibt es einige Fallstricke, die beachtet
werden müssen.
von Dr. Sebastian Wünscher, Analytik Jena
Die Bestimmung des Verhältnisses von Zunächst werden die Proben auf Diese Charakterisierung identifizierte
stabilen Eisen-Isotopen (Fe-Isotopen) Haupt- und Nebenelemente sowie de- zwei Matrices. In ihnen wurde jeweils
in Blut mittels ICP-MS (Massenspek- ren Konzentrationen hin analysiert, ein Standard des zertifizierten Fe-Iso-
trometrie mit induktiv gekoppeltem um die Matrix vor der eigentlichen Be- topen-Referenzmaterials IRMM 634
Plasma) hat in den letzten Jahren be- stimmung der Fe-Isotope zu charakteri- vorbereitet, um die Einflüsse der Mat-
sonders in der humanen Ernährungs- sieren. Dieser Schritt ist notwendig, da rix-Effekte auf die Fe-Isotopen-Analyse
forschung deutlich an Bedeutung ge- einige dieser Elemente die späteren Er- zu bestimmen.
wonnen. Diese stabilen Isotope werden gebnisse beeinflussen können. In den Alle Proben wurden zudem 10-fach
für die Untersuchung des menschlichen untersuchten elf Blutproben fanden verdünnt. Das Risiko von negativen
Stoffwechsels genutzt. Die Analytik ist sich die Hauptelemente Natrium, Eisen, Matrix-Effekten auf die Untersuchung
indes eine Herausforderung. Es existie- Kalium, Kalzium und Magnesium. Die reduzierte sich so zusätzlich. Die finale
ren diverse Faktoren, die die Präzision Konzentrationen variierten dabei von Lösung enthielt 2 ppm Fe.
und Genauigkeit der Messungen beein- etwa 25 ppm für Mg bis knapp unter
trächtigen. Vor allem isobare und poly- 1.900 ppm für Na. Niedrige Konzentra- Überwinden des „Mass-bias“
atomare Interferenzen der vier stabilen tionen von Zink, Rubidium, Kupfer und Ein weiterer Faktor, der sich auf die
Isotope 54Fe, 56Fe, 57Fe und 58Fe können Mangan konnten ebenfalls bestimmt Qualität der Ergebnisse auswirken
die Analysen beeinflussen. werden, ebenso Spurenkonzentrati- kann, ist der „Instrument-Mass-Bias“,
Zusätzliche Korrekturmaßnahmen onen von Blei, Nickel, Vanadium und oder kurz „Mass-Bias“. Er sollte – für
sind nötig, um präzise Ergebnisse zu Chrom. Die letzten Proben (männlich eine möglichst hohe Genauigkeit der
erhalten. Die folgende Methode kom- 9, 10, 11) enthielten im Vergleich zu den Messungen – bei den Berechnungen
biniert Kalt-Plasma-Techniken mit anderen höhere Anteile an Kalzium. beachtet werden. Es handelt sich hier-
einer Kollisions-/Reaktionszelle und
eliminiert polyatomare Interferenzen Isotope, Häufigkeit und potentielle Interferenzen
vollständig.
Isotop Häufigkeit (%) Interferenz
Problem Matrix-Effekte
Zum Einsatz kommt ein ICP-MS-Gerät isobar polyatomar (MO+/MOH+)
der PlasmaQuant® MS-Serie sowie
das Mikrowellenaufschlussgerät TOP- FE
54
5.85 54
CR (2.37) 40
AR14N
wave zur Probenvorbereitung. Das
ICP-MS nutzt für die Untersuchung die FE
56
91.75 40
AR16O; 40CA16O
integrierte Kollisions-Reaktions-Zelle
(iCRC) im Wasserstoff-Modus und er- FE
57
2.12 40
AR16OH; 40Ca16OH
|transkript 11-12.2018
zielt so eine maximale Empfindlichkeit
für Fe-Isotope. Interface Cones mit Pla- FE
58
0.28 58
Ni (68.08%) 40
AR18O; 40Ca18O; 42Ca16O
tinspitzen minimieren zudem die iso-
Quelle: Analytik Jena
baren Interferenzen von Nickel.
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Laborwelt Analytik. 90
bei um einen systematischen, vom Ins- sungen zeigten eine Präzision der Fe- Fazit
trument hervorgerufenen Fehler. Isotopen-Verhältnisse von 0,10 – 0,50 Die aufgezeigte Methode minimiert
Der „Mass-Bias“ ist geringer f ür (RSD%). Die Abweichungen zwischen nachhaltig das Risiko polyatomarer
schwerere Ionen, da sie besser durch den verschiedenen Proben sind in der Interferenzen. Dank der effektiven
das ICP-MS-Interface fokussiert wer- Regel gering. Jedoch zeigt sich ein Kollisions-/Reaktionszelle mit hoher
den. Die Bestimmung des „Mass-Bias“ deutlicher Unterschied der Fe-Isoto- Empfindlichkeit und eines robusten
zur Korrektur der gemessenen Fe-Iso- pen-Konzentrationen zwischen den Kaltplasmas des PlasmaQuant MS, der
topen-Verhältnisse wurde anhand der männlichen und weiblichen Blutpro- Matrix-Charakterisierung und einer
Messung von IRMM 634-Standards in ben. Diese Ergebnisse decken sich mit gründlichen Probenvorbereitung wird
beiden Proben-Matrices durchgeführt. anderen Studien, die eine höhere Kon- die hochpräzise Bestimmung von Fe-
Nach diesen Schritten folgte die zentration von schwereren Fe-Isotopen Isotopen in menschlichen Blutproben
Bestimmung der Fe-Isotope. Die Mes- im Blut von Frauen festgestellt haben. zur Routineaufgabe. .
Mikroskopie
deln zu können. Seit 2017 wird inner-
Neues Terrain für
halb des Projekts „ELICIT – Erweiterte
Lichtblattmikroskopie zur integralen
Miltenyi Biotec
Analyse von Krebsimmuntherapien“
gemeinsam mit der Universitätsmedizin
Göttingen UMG, der Roche Diagnostics
Der Zellanalyse-Spezialist Miltenyi Echtzeit- und Lebendmaterial-Bildge- GmbH und dem Göttinger MPI für Ex-
Biotec bleibt auf Expansionskurs. An- bung – auch tief im Gewebe. perimentelle Medizin geforscht.
fang Oktober wurde bekannt, dass Miltenyi und Lavision arbeiten be- Firmengründer Stefan Miltenyi hofft,
künftig auch ganze Mikroskopiesyste- reits seit mehreren Jahren im Rahmen durch die Kombination von Miltenyis
me zum Portfolio des Unternehmens in von Forschungsprojekten zusammen. Expertise in der Zellanalyse mit dem
Bergisch Gladbach gehören: Miltenyi Im Verbundprojekt „Diatumor – Laser- Imaging-Wissen von Lavision „zukunfts-
übernimmt die Bielefelder Lavision basierte Diagnostik der Wechselwir- weisende Analysewerkzeuge für die bio-
Biotech GmbH. Die Konditionen der kungen zwischen Tumorzellen und medizinische Forschung“ entwickeln zu
Transaktion wurden nicht veröffent- der extrazellulären Matrix“ wurden können. Ein wichtiges Anwendungsfeld
licht. Vor etwa einem Jahr hatte Mil- die Wechselwirkungen zwischen den dürfte die Beobachtung von einzelnen
tenyi die deutsche Sensovation AG Tumorzellen und ihrem umgebenden Zellen in Lebendgeweben sein. So kann
erworben – und damit Expertise zu Gewebe untersucht, um eine sich ent- mit den Lavision-Geräten zum Beispiel
Microarraylesegeräten, digitalen Mik- wickelnde Krebserkrankung möglichst die Bewegung von Stammzellen über
roskopen und Spezialkameras. früh erkennen und womöglich behan- mehrere Tage hinweg verfolgt werden. .
High-End-Mikroskope
Lavision Biotec bezeichnet sich als ei-
nen weltweit führenden Spezialisten
für die Lichtscheiben- und Multipho-
tonen-Mikroskopie. Der Geschäfts-
schwerpunkt liegt dabei auf den Bio-
wissenschaften und der Medizin. Seit
der Gründung im Jahr 2000 hat Lavisi-
|transkript 11-12.2018 I Bildnachweis: Miltenyi Biotec
on Produkte entwickelt, die den Markt
der High-End-Mikroskopie für Anwen-
dungen in den Bereichen Neurowis-
senschaften, Onkologie, Immunologie
und Entwicklungsbiologie bedienen.
Ein Beispiel ist das Gerät TriM Scope
– eine modulare Plattform für die Mul-
tiphotonen- und Konfokalmikroskopie,
die Ein- und Mehrstrahlbetrieb kombi-
niert. Sie ermöglicht eine simultane Aufnahmen eines Mausembryos mit dem Lichtblattmikroskop „UltraMicroscope“
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91 Laborwelt Analytik.
Genomanalyse
für 100 US-$? Klar!
Der Österreicher Martin Huber hat in den USA ein Sequenzierungsunter-
nehmen auf Basis einer Nanoporentechnologie gegründet. Statt die durch
die Poren rutschenden Basen über Stromstärkenänderungen zu bestim-
men, kommt ein optisches Verfahren zum Zuge. Die Vorteile verrät Huber
im LABORWELT-Interview.
LABORWELT. Quantapore wurde be- Durch die Arbeit bei Ion Torrent habe ich
reits 2009 gegründet. Dennoch kennt die mitbekommen, dass beim Next Generation
Firma kaum jemand. Warum? Sequencing noch viel Luft für Verbesse-
rungen ist – von der Probenvorbereitung
Huber. Zum einen haben wir erst 2011 bis zum Auslesen der Daten. Nach dem
so richtig losgelegt. Zum anderen ist Verkauf von Ion Torrent habe ich dann
Next Generation Sequencing ein hartum- Quantapore gegründet. Die Nukleinsäu-
kämpfter Markt. Als kleines Start-up mit remoleküle werden wie bei anderen Nano-
begrenzten Mitteln sollte man seine Ideen porentechnologien durch nanometergroße
nicht zu früh an die große Glocke hängen. Löcher in einer Membran gefädelt. Unsere
Da wir nächstes Jahr mit der Kommer- Dr. Martin Huber hybriden Nanoporen sind eine Kombina-
zialisierung beginnen wollen und dafür CEO und Mitgründer von tion aus einem Silizium-basierten Fest-
gerade unser Team von 20 auf 40 Leute Quantapore Inc. phasenansatz, der für die Hochdurchsatz-
aufstocken, ist jetzt ein guter Zeitpunkt, Huber begann seine Karriere bei produktion geeignet ist, und biologischen
in der Breite bekannt zu werden. VBC Genomics, einer Ausgründung Nanoporenproteinen, die in den Ausspa-
der Universität Wien, die später vom
schwedischen Allergiediagnostik- rungen des Siliziumchips plaziert werden.
LABORWELT. Nach einer Refinanzie- Konzern Phadia gekauft wurde. Später Wichtig ist, dass wir dabei nicht auf die
rung 2017 konnten bei der Serie 3-Fi- wechselte er in die USA zu Ion Torrent sich ändernden elektrischen Ströme set-
Systems Inc. Nachdem die Firma
nanzierungsrunde in diesem Jahr in zwei in Life Technologies (später dann in zen, wenn die unterschiedlichen Basen die
Closings 17,1 Mio. US-Dollar eingenom- Thermo Fisher) aufgegangen war, Pore passieren. Da geht es um Picoampere
men werden. Auffallend ist, dass fast rief er gemeinsam mit dem Wiener und die benötigten Sensoren sind dem-
Investor und Seriengründer Sascha
durch die Bank chinesische Risikokapi- Dennstedt Quantapore ins Leben. entsprechend komplex. Wenn jeder Pore
talgeber investiert haben. Woher kommt ein Sensor zugeordnet wird, verursacht
das Interesse? das Design- und Kostenprobleme. Daher
zwei Jahren Kapital aus diesem Topf. Seit- setzen wir stattdessen auf eine optische
Huber. Das geht auf die Serie C-Runde dem sind wir bei Wagniskapitalgebern aus Auslesemethode und benötigen nur einen
zurück. Die Münchener Beteiligungsge- Asien auf dem Radar, was dann wiederum einzigen großen Sensor, der bis zu 100.000
sellschaft TVM Capital Life Science hat- zur jüngsten Finanzierungsrunde führte. Nanoporen parallel auslesen kann.
|transkript 11-12.2018 I Bildnachweis: Quantapore
te 2015 einen 50 Mio. US-Dollar großen
Fonds namens China Biopharma Capital LABORWELT. Wie kam es zur Grün- LABORWELT. Damit dürfte es Skalen-
I aufgelegt, der von Hongkong aus gema- dung von Quantapore? effekte geben …
nagt wird. Das Kapital sollte in Start-ups
in Europa und Nordamerika investiert Huber. Ich fing als Mitarbeiter Nummer 3 Huber. Genau. Die Systeme unseres
werden, deren Produkte sich für die Li- bei Ion Torrent an, dem Pionier der Halb- Wettbewerbers Oxford Nanopore zum
zenzierung, Entwicklung und Vermark- leitersequenzierung. Wir haben bei Null Beispiel enthalten derzeit maximal 3.000
tung in China eignen könnten. Wir fielen angefangen und die Technologie bis zum Nanoporen pro Kartusche. Im Vergleich
da wunderbar ins Raster und erhielten vor Verkauf der Firma 2010 vorangetrieben. ist für uns ein um den Faktor 33 höhe-
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Laborwelt Analytik. 92
rer Durchsatz möglich. Wenn man dann
DNA
noch die geringeren Gerätekosten ein- unmarkierter Strang der
doppelsträngigen DNA fluoreszenzmarkierter Strang
rechnet, wird das Quantapore-System
(Einfädeln in die Pore dank eines durch die
eine reizvolle Alternative werden. unterdrücktes („gequenchtes“) Fluo- Primerextension hinzugefügten Überhangs)
reszenzsignal vor, in und etwas nach
der Pore – Fluoreszenzsignal nur
LABORWELT. Wie funktioniert die De- ganz kurz nach dem Porenaustritt Nanopore
cis-Seite (-)
tektion der einzelnen Nukleotide?
Si3N4
Huber. Wir haben einen CMOS-Sensor
verbaut, der in anderen Varianten zum
trans-Seite (+)
Beispiel in Digitalkameras zu finden ist.
Ebenso wie CCD-Sensoren sind CMOS- Anregung Abstrahlung der
Sensoren lichtempfindliche Bauteile, die markierten Nukleotide
das auf sie fallende Licht in Spannungen
umsetzen. Nach dem Beladen des Gerätes
mit der Kartusche werden alle 100.000 Quelle: Quantapore
Nanoporen erfasst. Dann beginnt der Bildsensor: PT88/fotolia.com kontinuierliche Bilderfassung durch einen CMOS-Sensor
Transfer der Nukleinsäuren durch die
Nanoporen. Wenn ein Nukleotid aus der Quantapores optische Auslesemethode im Überblick
Pore tritt, wird ein Lichtblitz freigesetzt,
der detektiert wird. Die Technologie rund chen also eine Einzelnukleotidauflösung. siebenstelligen Betrags kalkulieren wir
um das optische Auslesen haben wir uns Das aufwendige Rückrechnen von einem derzeit mit ungefähr 50.000 US-Dollar.
auf breiter Basis patentrechtlich schützen Signal mehrerer Nukleotide auf die jewei- Aber nicht nur die Anschaffungskosten
lassen. Meines Wissens verfolgt aktuell ligen Einzelnukleotide wie beim elektri- sind niedriger, auch die Kosten pro se-
keine andere Firma mit Nanoporense- schen Auslesen entfällt komplett. quenziertem Genom. Bei vorteilhafter
quenzierungen einen ähnlichen Ansatz. Berechnung liegt man aktuell bei einem
Noblegen Biosciences arbeitete vor ein LABORWELT. Wie groß ist der Bias? Minimalpreis von 1.000 US-Dollar pro
paar Jahren auch an einer optischen Genom. Unser Ziel sind 100 US-Dollar.
Auslesemethode. Doch deren Ansatz war Huber. Deutlich geringer als bei allen Mit diesem Preis lohnen sich Sequenzie-
zu herausfordernd und mittlerweile gibt derzeit weitverbreiteten Methoden, bei de- rungen für ganz neue Kundenkreise. Fir-
es die Firma nicht mehr. nen das Ausgangsmaterial erst amplifiziert men aus der industriellen Biotechnologie
werden muss. Die Erstellung unserer flu- oder staatliche Molekularanalytiklabore
LABORWELT. Die Lichtblitze müssen oreszenzmarkierten Kopien erfolgt eben- gehören genauso dazu wie die erwähnten
ja irgendwoher kommen. Wie muss die falls mit Primern. Der hierbei eingeführte Arztpraxen. Gerade in der Diagnostik
Probe vorbereitet werden? systemische Fehler ist aber sehr klein. hat das Next Generation Sequencing das
Potential, alle anderen Nukleinsäuretests
Huber. Bei unmodifizierter DNA würden LABORWELT. Die Kosten für Sequen- wie zum Beispiel PCR-basierte Tests kom-
wir kein Signal erhalten. Das isolierte zierungen fallen seit Jahren und Quan- plett abzulösen. Was den Markt angeht,
Ausgangsmaterial wird von einer von uns tapores System dürfte diese Entwick- habe ich überhaupt keine Bedenken.
eigens entwickelten Spezialpolymerase lung bei Erreichen des Marktes noch
als Matrize für den Aufbau von Nukle- beschleunigen. Wie will man später Geld LABORWELT. In welche Richtung will
insäurepolymeren mit komplementärer verdienen und welche Märkte sind von Quantapore konkret gehen?
Sequenz genutzt. Hierbei werden in den übergeordnetem Interesse?
neuen Strang fluoreszenzmarkierte Nu- Huber. Wir haben erst vor wenigen Wo-
kleotide eingebaut. Aber dieser Strang Huber. Die Gerätekosten sind derzeit chen einen Experten für die Kommerzia-
|transkript 11-12.2018 I Bildnachweis: Quantapore
leuchtet nicht in allen Farben der Welt. Im noch viel zu hoch. Nur Forschungsinsti- lisierung ins Team geholt. Zwar rechnen
Gegenteil: Im Polymer wird die Fluores- tute oder spezialisierte Sequenzierungs- wir damit, dass unseren Investoren der
zenz unterdrückt, was wir als Quenchen zentren können sich den Kauf leisten, weil Exit durch den Verkauf der Firma gelin-
bezeichnen. Erst wenn die einzelnen, mar- sie eine hohe Auslastung erreichen. Für gen wird. Aber natürlich versteifen wir
kierten Nukleotide aus der Pore kommen, einfache Krankenhäuser oder gar eine uns nicht darauf. Stattdessen fahren wir
geht diese Fluoreszenzlöschung verloren Arztpraxis lohnt sich diese Anschaffung zweigleisig und entwickeln derzeit kon-
und die freiwerdenden Photonen können nicht. Unser System ist so groß wie eine krete Produkte und Dienstleistungen für
detektiert werden. Kurz danach wird das Mikrowelle und wird deutlich preiswer- den Fall, dass Quantapore seinen eigenen
Fluorophor wieder gequencht. Wir errei- ter als die Konkurrenz sein. Statt eines Weg gehen muss. ML
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93 laborwelt.
CANDOR Bioscience
Gute Versiegelung, langer Lagerzeitraum
Der Liquid Plate Sealer® ist Platten können so für lange tätschromatographie-Säulen,
ein Stabilisierer für gecoatete Zeiträume gelagert werden. Proteinarrays und ähnlichen
Antikörper und Antigene auf Somit können ELISA-Platten Anwendungen genutzt. Er
Polystyrol- oder Glasober- auf Vorrat beschichtet wer- wird gebrauchsfertig in Pa-
flächen. Mit diesem Produkt den, was Zeit und Kosten ckungsgrößen von 50 ml, 125
können zum Beispiel ge- spart sowie die Ergebnisse ml und 500 ml angeboten.
coatete ELISA-Platten nach vergleichbarer macht. Der Liquid Plate Sealer kann
der Immobilisierung und Liquid Plate Sealer wird sowohl für Forschungskits
Blockierung der Antikörper zur Stabilisierung von gecoa- als auch zur Produktion von
oder Antigene versiegelt teten ELISA-Platten, Immun- kommerziellen ELISA-Kits CANDOR Bioscience GmbH
werden. Die damit behan- chromatographie-Streifen verwendet werden. Tel.: +49 7522 795270
delten und getrock neten (Lateral Flow Assays), Affini- www.candor-bioscience.de info@candor-bioscience.de
Sarstedt
Zellsuspensionen schnell & einfach filtrieren
Die neuen Zellsiebe von • Die schnelle Identifizie- zu kontaminieren, wird so
Sarstedt mit hochwertigen rung der Porengröße gelingt minimiert.
Nylonsieben bieten eine aufg r und farbig gekenn- • Vier Stege am Rahmen be-
innovative, schnelle und zeichneter Produkte – 40 wirken eine kontinuierliche
einfach zu handhabende μm (blau), 70 μm (weiß) und Belüftung während der Filt-
Lösung für die Gewinnung 100 μm (gelb). ration. Das Risiko, dass das
von Einzelzellsuspensionen • Die Zellsiebe sind ein- Sieb überläuft – „Air-Lock“- • Die Zellsiebe sind mit gän-
(Primärzellkulturen, Durch- zeln steril in einem Blister Effekt – wird auf ein Mini- gigen 50 ml-Zentrifugati-
flusszytometrie). Folgende verpackt und können mit mum reduziert. onsröhren kompatibel. Ein
Eigenschaften vereinfachen Hilfe des Gr if fs bequem • Die stapelbaren Zellsiebe Adapter erweitert den Ein-
die A rbeitsprozesse und entnommen werden. Das ermöglichen eine mehrstu- satzbereich auf Röhren mit
reduzieren das Kontamina- R isiko, den Filter verse- fige Filtration von Zellsus- kleineren Durchmessern.
tionsrisiko: hentlich durch Berühren pensionen. www.sarstedt.com
|transkript 11-12.2018 I Bildnachweis: Candor (oben), Sarstedt (Mitte), Promocell (unten)
PromoCell
Aussagekräftige Phagozytose-Assays
PromoCells Phagocytosis Oberfläche gebundenen E. flusszytometrie oder einem
Assay Kits verwenden hitze- coli/Zymosan-Partikeln ent- Fluorometer/Fluoreszenz-
inaktivierte, rot- oder grün- halten die Kits eine Lösung Multiwell-Plattenleser aus-
f luoreszenz-mark ierte E. zum Quenchen der ober- gewertet werden. Die Kits
coli- oder Zymosan-Partikel f lächengebundenen Fluo- bieten ein robustes, verläss-
für eine schnelle und akku- reszenz. Die einfachen und liches und sensitives Scree-
rate Detektion und Quanti- bequemen Assays mit zwei ning-System, zum Beispiel
fizierung der In-vitro-Phago- unterschiedlichen Partikeln für Phagozytose-Aktivato- PromoCell GmbH
zytose. Zur Unterscheidung und Fluoreszenz-Signalen ren und Inhibitoren oder Sickingenstraße 63/65
zwischen tatsächlich pha- können schnell mittels Fluo- Toll-like-Rezeptor-Liganden. 69126 Heidelberg
gozytierten und nur an die reszenz-Mikroskopie, Durch- www.promocell.com info@promocell.com
093_tk11_18_LABORWELT_Fachbeitrag_PI_ml.indd 93 26.10.2018 10:33:55 UhrLaborwelt Analytik. 94
Die bunte Welt
der Bioanalytik
Immunchemische, antikörperbasierte Analysemethoden bilden einen
wesentlichen technologischen Bereich der Bioanalytik. Sowohl die Techno-
logien als auch die Einsatzfelder sind vielfältig. Einige Beispiele von Berliner
und Brandenburger Unternehmen verdeutlichen das eindrucksvoll.
von Dr. Anke Kopacek, DiagnostikNet-BB, Hennigsdorf
ment aus und eignen sich speziell für
den mobilen Einsatz, zum Beispiel in
der Futtermittelmühle. Spezialisiert
auf den Nachweis von Mykotoxinen ist
ebenfalls die Berliner Firma aokin AG.
Sie hat das Format des Fluoreszenzpo-
larisations-Immunassays zur Markt-
reife gebracht. Dieser Assay lässt sich
auch für die Abwasseranalytik einset-
zen, wie eine gemeinsame Publikation1
mit der Bundesanstalt für Material-
forschung und -prüfung (BAM) zeigt.
Güte der Antikörper wichtig
Monoklonale Antikörper (mAK) wie
von der Hybrotec GmbH bilden die
Basis eines jeden Immunassays. Deren
Gold (in Form von Nanopartikeln) ist aus der Diagnostik nicht mehr fortzudenken. Spezifität bestimmt, wie aussagekräf-
tig der Test ist. Bei Aflatoxinen – das
In der Bioanalytik lassen sich mit Hilfe Schnelltests auf Streifenbasis sind Mykotoxine des Schimmelpilzes
hochaffiner und spezifischer Antikör- Die BioTeZ Berlin-Buch GmbH etwa Aspergillus flavus – gibt es zum Beispiel
per beispielweise ELISA-Assays mit widmet sich der Streifen-Schnelltest- verschiedene Subtypen, die aber von
höchster Sensitivität und Selektivität Analytik von Vitaminen, Mykotoxinen den Antikörpern nicht unbedingt ein-
bereitstellen. Für den Hochdurchsatz und Enzymen in Futtermitteln. Damit zeln unterschieden werden müssen.
im Labor eignen sich insbesondere lassen sich einerseits Stoffmengen, an- Bei Steroidhormonen muss hingegen
mikrotiterplattenbasierte Formate, derseits aber auch Enzymaktivitäten – obwohl sich die Hormone struktu-
|transkript 11-12.2018 I Bildnachweis: fotolia.de/ktsdesign
da sich diese sehr gut standardisieren bestimmen. Dies ist relevant, da beim rell kaum unterscheiden – eine genaue
und automatisieren lassen. Aber auch Prozessieren und Lagern von Lebens- Zuordnung erfolgen, da etwa Estradiol
streifen- und sensorbasierte Tests so- und Futtermitteln die enthaltenen von Progesteron und Testosteron un-
wie Nano- und Chiptechnologien fin- Nahrungszusätze thermischen Belas- terschieden werden muss. Dies spielt
den zunehmend Einsatz. So vielfältig tungen, Drücken oder Kontaminatio- etwa eine Rolle, wenn man Hormone
die technologische Palette ist, so breit nen ausgesetzt sind. Solche Belastun- im Wasser analysieren möchte. Ein
gefächert sind auch die Anwendungs- gen beeinträchtigen mitunter deren weiterer wichtiger Parameter für mAK
bereiche: Neben der Humanmedizin enzymatische Aktivität. Die hierfür ist deren Affinität, die entscheidend ist
stehen vor allem die Umwelt-, Wasser-, entwickelten Schnelltests ermöglichen für die Nachweisgrenze des Assays.
Futter- und Lebensmittel-Analytik im eine Vor-Ort-Testung, kommen in der Bei den bereits erwähnten Aflatoxinen
Fokus. Regel ohne aufwendiges Laborequip- bedarf es einer hohen Affinität, um
094-095_tk11_18_LABORWELT_Fachbeitrag_Diagnostiknet_ml.indd 94 25.10.2018 14:02:42 Uhr95 Laborwelt Analytik.
die geforderten Grenzwerte, etwa in ben einen besonders hohen Nutzen man sich hier die lichtabsorbierende
Babynahrung, zu erreichen. Bei Kof- in Ländern mit Regionen von gering Eigenschaft von Goldpartikeln. Als
fein hingegen ist für den Nachweis in entwickelter Infrastruktur. So bieten Marker sekundärer Antikörper machen
Lebensmitteln eher eine geringe Bin- die neuen, großen Märkten wie Indien sie Analyten von Antigen-Antikörper-
dungsaffinität gefragt. Einsatzpotential für Testsysteme, die Komplexen (AAK) sichtbar, sobald sich
sich für das Monitoring der Trinkwas- die Nachweismoleküle koppeln. Damit
Mehrwert durch Portabilität serhygiene eignen. eignen sie sich für opto-elektronische
Noch größere Vorteile bieten Formate, Messungen mit immobilisierten und
die letztendlich wie echte Sensoren Erweiterung des spektrums markierten AAK, wie sie auch im ELI-
kontinuierlich betrieben werden: so Neben den klassischen Immunassays SA vorkommen. .
etwa mikrofluidische, elektrochemisch drängen verstärkt auch mikroelektro-
ausgelesene Set-ups, wie sie kürzlich nikbasierte Tests in die Entwicklung. (1) Oberleitner, L., Dahmen-Levison, U., Garbe,
L.-A., Schneider, R.J. (2017): Application of
für das Drogenscreening beschrieben So greift die IMMS GmbH etwa auf die fluorescence polarization immunoassay for
wurden und derzeit für die Multipa- Goldnanopartikel-Technologie zurück, determination of carbamazepine in wastewa-
ter. Journal of Environmental Management,
rameter-Analytik im Wasser weiter- um mit Partnern Vor-Ort-Tests zum 193:92-97.
entwickelt werden 2. Solche tragbaren quantitativen Nachweis von Biomole- (2) ht t p://w w w.ig s tc.or g / home/ongoi ng _
Systeme für die Vor-Ort-Analytik ha- külen zu entwickeln. Zunutze macht projects#pr113.
Biomanufacturing
Streuung des Lichts und die damit ein-
Impfstoff-Analytik mit
hergehenden Frequenzunterschiede
zum eingestrahlten Licht lassen sich
Raman-Spektroskopie
Rückschlüsse auf die untersuchte Subs-
tanz ziehen. Der molekulare Fingerab-
druck erlaubt die schnelle und einfache
Deutsche Forscher schicken sich an, sind die Bestandteile bei Kombinations- Identifizierung der Moleküle in einer
die Herstellung von Impfstoffen preis- impfstoffen. Probe. Die Methode wird bereits zur
werter zu machen. Ihr Hebel ist die auf- Sowohl während der Herstellung als Untersuchung der Materialeigenschaf-
wendige Qualitätskontrolle, für die sie auch vor der Markt zulassung im Rah- ten von Halbleitern oder für die Infek-
ein schnelles, verlässliches und dabei men der gesetzlich vorgeschriebenen tionsdiagnostik genutzt. Das Verfahren
potentiell preiswertes Verfahren vor- Chargenprüfung durch das Paul-Ehr- wird zudem in der Qualitätskontrolle
schlagen: die Raman-Spektroskopie. lich-Institut werden die Impfstoffe auf von chemischen Arzneimitteln (Tab-
Gemeinsam mit kooperierenden For- ihre Komponenten beziehungsweise lettenform) und in der Arzneimittel-
schern aus dem Jenaer Infectognostics ihre Qualität, Wirksamkeit und Sicher- herstellung (Fermenter) eingesetzt und
Research Campus publizierten Wis- heit überprüft. für die Identifikation gefälschter Arz-
senschaftler des in Deutschland für die Bei der Raman-Spektroskopie wer- neimittel verwendet.
Medikamentensicherheit zuständigen den Moleküle oder Festkörper mit La- Die Forscher erstellten aus Proben
Paul-Ehrlich-Instituts (PEI) in Langen serlicht bestrahlt. Über die inelastische von Kombinationsimpfstoffen Raman-
ihre Ergebnisse Anfang Oktober im Maps, um die spezifischen Raman-
Fachblatt NPJ Vaccines (doi: 10.1038/ Signaturen zu analysieren. Tatsächlich
s41541-018-0088-y). ließen sich über diese spezifischen Si-
|transkript 11-12.2018 I Bildnachweis: fotolia.de/Sherry Young
Impfstoffe sind komplexe biomedi- gnaturen die Impfstoffe identifizieren
zinische Arzneimittel, die sich aus ei- und unterscheiden. Die Untersuchun-
ner Reihe unterschiedlicher Moleküle gen bestätigten somit, dass sich mit
zusammensetzen. Im Herstellungs- der Raman-Spektroskopie als Analyse-
prozess sind umfangreiche Untersu- methode herstellerspezifische Impf-
chungen erforderlich, mit denen die stoffzubereitungen analysieren und
Identität, Qualität, Wirksamkeit und klassifizieren lassen. Die Ergebnisse
Sicherheit der Produkte überprüft wer- bieten den Forschern zufolge eine gute
den. Bereits Impfstoffe gegen nur einen Basis für die Entwicklung eines einfa-
Die Forscher testeten gefriergetrocknete
Erreger setzen sich aus verschiedenen chen und zuverlässigen Testsystems
Proben eines klassischen Impfstoffcocktails
Bestandteilen beziehungsweise Subs- zum Schutz vor Diphterie, Wundstarrkrampf für die Impfstoff-Identifikation und die
tanzen zusammen; noch zahlreicher und Keuchhusten. Qualitätsprüfung. .
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