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Fraunhofer IPA: Auf dem Weg zur riechenden Maschine

Das Fraunhofer IPA entwickelt eine Technologie, um automatisiert zellbasierte Biosensoren produzieren zu können. Solche Sensoren könnten dann Maschinen beispielsweise einen Geruchssinn verleihen.

Geruchsrezeptoren, Fraunhofer_IPA Bildquelle: © Fraunhofer_IPA

Um den richtigen Geruchs-Rezeptor für eine spezifische Anwendung zu ermitteln, müssen mehrere tausend Rezeptoren und deren Kombination gescreent werden. Das ist wirtschaftlich nur automatisiert möglich.

Validiert wird die Plattform zunächst an einem Produkt des kalifornischen Start-ups Koniku. Es soll später aber auch für andere Anwendungen einsetzbar sein. Martin Thoma, Projektleiter am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA in Stuttgart 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.“

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. Die Firma 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 Geruchs-Rezeptor 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 An-wendungsgebiete, wie zum Beispiel die medizinische Diagnostik, zu erschließen. Andere Visionen zielen beispielsweise auf Roboter, die an Flughäfen Sprengstoff ‚erschnüffeln‘ oder Gaslecks orten.

Gefördert wird das Projekt unter anderem vom baden-württembergischen Wirtschaftsministerium.