Research to Business

Der bessere Laborstandard

Von der Erfindung, über ein Kooperationsprojekt zur Biotechnologiegründung: Dr. Carsten Radtke zeigt, wie der Transfer von Forschungsergebnissen in die praktische Anwendung funktionieren kann. Mit der PHABIOC GmbH und Mitgründer Jannik Jungmann möchte er Laboranalysen im Bio- und Pharmabereich mit neuartigen Verbrauchsprodukten verbessern.

Täglich werden weltweit Zehntausende Mikrotiterplatten für labortechnische Anwendungen in den Biowissenschaften verbraucht. Als Goldstandard gelten bisher die sogenannten Multiwellplatten mit 96 oder 384 Messkammern bzw. Wells, vergleichbar mit millimeterkleinen Näpfchen. Die bereits in den 60er Jahren eingeführten, meist transparenten Kunststoffplatten dienen im Labor als Träger für Flüssigproben, welche unter anderem mittels UV/VIS-Spektroskopie vermessen werden. Mit einer neuartigen Multiwellplatte, die am Institut für Bio- und Lebensmitteltechnik (BLT) des KIT erfunden wurde, möchten Dr. Carsten Radtke und Jannik Jungmann mit ihrer Gründung PHABIOC GmbH die Labortechnik auf vielfache Weise verbessern.

Neues schaffen: Multiwell

Die Spektroskopie beruht auf der Absorption elektromagnetischer Strahlung, wie sichtbarem (VIS) und ultraviolettem (UV) Licht. Unzählige Proben werden dabei mittels Durchlicht bestrahlt. Über die Abschwächung des Lichtstrahls, also die messbare Absorption, sind Rückschlüsse auf die Konzentrationen eines Wirkstoffes in der Probe möglich. Das Verfahren stellt hohe Anforderungen, wie Reinheit und optische Klarheit, an die Verbrauchsartikel im Labor. Dr. Carsten Radtke, der am BLT im Bereich Molekulare Aufbereitung von Bioprodukten promoviert hat, berichtet aus der Praxis: „Gebräuchliche Mikrotiterplatten haben verfahrensbedingte Probleme, die zu Messungenauigkeiten führen, wie etwa die durch Oberflächenspannung verursachte Oberflächenkrümmung in der Reaktionskammer – Flüssigkeitsmeniskus genannt – oder Fehler durch Verdünnungsschritte, welche aufgrund des begrenzten Detektionsbereichs notwendig werden. Diese Probleme sind den Anwendenden bekannt und die Folgen daraus werden einkalkuliert. Daher war unsere Motivation, eine bessere Lösung zu finden.“

Vergrößerte Kanalstruktur einer SpecPlate-Messkammer mit den vier Kammern unterschiedlicher Kanalhöhe. Durch die unterschiedlichen Höhen der Kammern kann bei einer Messung in einem großen Konzentrationsbereich gemessen werden. (Bild: PHABIOC GmbH)
Vergrößerte Kanalstruktur einer SpecPlate-Messkammer mit den vier Kammern unterschiedlicher Kanalhöhe. Durch die unterschiedlichen Höhen der Kammern kann bei einer Messung in einem großen Konzentrationsbereich gemessen werden. (Bild: PHABIOC GmbH)

Ein völlig neuer UV-transparenter Probenträger mit geschlossenen stufenartigen Messkammern und pipettierbaren Einlassöffnungen erwies sich als Durchbruch. Der Clou dieser Multiwellplatte: Eine Messeinheit umfasst vier Messkammern unterschiedlicher Kanalhöhe (100, 700, 1400 und 2000 Mikrometer), die durch eine spezielle Kanalstruktur miteinander verbunden sind. Radtke erklärt: „Die Kammern werden mit einem bestimmten Probenvolumen vollständig gefüllt, sodass sich kein Meniskus bilden kann. Über einen Ein- und Auslass wird die Menge zudem reguliert, egal ob ich etwas mehr oder weniger einfülle. Selbst wenn ein Pipettierfehler auftritt, kommt er nicht zum Tragen.“ Mit der Multiwellplatte, SpecPlate genannt, können die bekannten Probleme eliminiert und die Reproduzierbarkeit der Messungen gesteigert werden.

Die Multiwellplatte SpecPlate bietet pro Messkammer vier Messpunkte. Mithilfe von Einlass und Auslass wird der Füllstand geregelt. Die Messkammern orientieren sich am Mikrotiter-Standard. (Bild: PHABIOC GmbH)
Die Multiwellplatte SpecPlate bietet pro Messkammer vier Messpunkte. Mithilfe von Einlass und Auslass wird der Füllstand geregelt. Die Messkammern orientieren sich am Mikrotiter-Standard. (Bild: PHABIOC GmbH)

Täglich werden weltweit Zehntausende Mikrotiterplatten für labortechnische Anwendungen in den Biowissenschaften verbraucht. Als Goldstandard gelten bisher die sogenannten Multiwellplatten mit 96 oder 384 Messkammern bzw. Wells, vergleichbar mit millimeterkleinen Näpfchen. Die bereits in den 60er Jahren eingeführten, meist transparenten Kunststoffplatten dienen im Labor als Träger für Flüssigproben, welche unter anderem mittels UV/VIS-Spektroskopie vermessen werden. Mit einer neuartigen Multiwellplatte, die am Institut für Bio- und Lebensmitteltechnik (BLT) des KIT erfunden wurde, möchten Dr. Carsten Radtke und Jannik Jungmann mit ihrer Gründung PHABIOC GmbH die Labortechnik auf vielfache Weise verbessern.

Neues schaffen: Multiwell

Die Spektroskopie beruht auf der Absorption elektromagnetischer Strahlung, wie sichtbarem (VIS) und ultraviolettem (UV) Licht. Unzählige Proben werden dabei mittels Durchlicht bestrahlt. Über die Abschwächung des Lichtstrahls, also die messbare Absorption, sind Rückschlüsse auf die Konzentrationen eines Wirkstoffes in der Probe möglich. Das Verfahren stellt hohe Anforderungen, wie Reinheit und optische Klarheit, an die Verbrauchsartikel im Labor. Dr. Carsten Radtke, der am BLT im Bereich Molekulare Aufbereitung von Bioprodukten promoviert hat, berichtet aus der Praxis: „Gebräuchliche Mikrotiterplatten haben verfahrensbedingte Probleme, die zu Messungenauigkeiten führen, wie etwa die durch Oberflächenspannung verursachte Oberflächenkrümmung in der Reaktionskammer – Flüssigkeitsmeniskus genannt – oder Fehler durch Verdünnungsschritte, welche aufgrund des begrenzten Detektionsbereichs notwendig werden. Diese Probleme sind den Anwendenden bekannt und die Folgen daraus werden einkalkuliert. Daher war unsere Motivation, eine bessere Lösung zu finden.“

Mit PermeaPad wird die Durchlässigkeit von Zellmembranen im Körper, wie zum Beispiel des Magen-Darm-Trakts oder der Mund- und Nasenschleimhaut, für Wirkstoffe untersucht. Die künstliche Barriere simuliert dabei die Zellbarriere. PermeaPad ist als reine Barriere oder Platte erhältlich. (Bild: PHABIOC GmbH)

Mit PermeaPad wird die Durchlässigkeit von Zellmembranen im Körper, wie zum Beispiel des Magen-Darm-Trakts oder der Mund- und Nasenschleimhaut, für Wirkstoffe untersucht. Die künstliche Barriere simuliert dabei die Zellbarriere. PermeaPad ist als reine Barriere oder Platte erhältlich. (Bild: PHABIOC GmbH)

Mit PermeaPad wird die Durchlässigkeit von Zellmembranen im Körper, wie zum Beispiel des Magen-Darm-Trakts oder der Mund- und Nasenschleimhaut, für Wirkstoffe untersucht. Die künstliche Barriere simuliert dabei die Zellbarriere. PermeaPad ist als reine Barriere oder Platte erhältlich. (Bild: PHABIOC GmbH)

Mit PermeaPad wird die Durchlässigkeit von Zellmembranen im Körper, wie zum Beispiel des Magen-Darm-Trakts oder der Mund- und Nasenschleimhaut, für Wirkstoffe untersucht. Die künstliche Barriere simuliert dabei die Zellbarriere. PermeaPad ist als reine Barriere oder Platte erhältlich. (Bild: PHABIOC GmbH)

Open Innovation für die Biotechnologie

An Motivation und Energie fehlt es den Gründern nicht: PHABIOC hat sich auf die Fahne geschrieben, neuartige Laborverbrauchsmittel für die Biotech- und Pharmaforschung zu entwickeln und zu verkaufen. Dabei ist das Gründerduo immer offen für Kooperationen und agiert nach dem Prinzip von Open Innovation – internes und externes Know-how zusammenbringen, um gemeinsam gute Ideen und Lösungen zu generieren. „Unser Fokus liegt im Moment auf den Produkten SpecPlate und PermeaPad. Wir wollen uns am Markt etablieren und organisch wachsen“, so Radtke. Viele Ideen für Weiter- und Neuentwicklungen haben die Gründer jedoch schon in der Schublade. „Uns ist bewusst, dass wir mit Verbrauchsprodukten per se der Nachhaltigkeit entgegenstehen. Wir beschäftigen uns deshalb schon jetzt mit den Möglichkeiten der Zukunft, beispielsweise, wie die Multiwellplatten als Rezyklat wiederverwendbar sein könnten“, gibt Jungmann einen Ausblick.

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Bilder v.o.n.u: Max Mustermann / KIT Maxim Mustermann / KIT Moritz Mustermann / KIT

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