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Software steuert die raffiniertesten Abläufe in den Life Sciences. So erleichtert ein IT-gesteuerter Röntgenroboter in der Notaufnahme von Kliniken die Untersuchung von schwerverletzten oder behinderten Patienten, die sich nicht bewegen können. „Das Gerät hängt an der Decke und fährt um die liegenden Verletzten herum, ohne dass sie sich aufrichten müssen“, erläutert Wolfgang Brendel. Brendel ist Geschäftsführer des ITUnternehmens infoteam in Bubenreuth, das die Steuerungs-Software für Mikrofluidik-Anwendungen wie „ZentriLab“, ein kleines Zentrifugenlabor, und für das „Lab-on-a-chip“-System entwickelt hat. „Mikrofluidik ist ein Forschungsgebiet, das sich mit der Entwicklung geregelter, intelligenter Mikrosysteme beschäftigt, die in der Lage sind, kleinste Mengen von Flüssigkeiten oder Gasen zu hantieren, aufzubereiten, zu dosieren, zu messen oder zu analysieren“, beschreibt das Online- Portal „Internetchemie-info“ die Technologie. Der Begriff „Microfluidics“ bezieht sich auf Komponenten und Methoden, mit denen Flüssigkeiten auf einer Strecke von weniger als einen Millimeter bewegt, kontrolliert und analysiert werden. Die Mikrofluidik spielt also eine große Rolle bei der Entwicklung miniaturisierter Analysesysteme, der „Labs-on-a-Chip“, sowie für Brennstoffzellen. Derzeit werden viele Einsatzgebiete unter anderem in Biotechnologie, Analytik, Diagnostik und Medizintechnik erschlossen.

Beim „ZentriLab“ werden die flüssigen Mini-Proben, nicht größer als ein Blutstropfen, ohne aktive, mit Strom angetriebene Pumpen ganz sanft und gleichmäßig rein durch die Schleuderwirkung in Bewegung gesetzt, ein Vor-gang, der Laboruntersuchungen deutlich erleichtert. Kohäsion und Schwerkraft sind allein die treibenden Kräfte für den strömenden Flüssigkeitskörper in Minimalformat. Die gesamte Methode ist kostensparend, der Aufwand gering und es wird kein extra geschultes Personal benötigt. Trend: empfindlicher und schneller Die Anforderungen an die Analytik werden immer höher: Die Zukunft liegt bei immer empfindlicheren und schnelleren Methoden. Von vielen Proben liegen nur sehr kleine Reste vor, zum Beispiel von DNA-Material. Zudem ist es viel kostensparender, kleinere Probenvolumina zu untersuchen und die Messergebnisse sind genauer. Der Bedarf an kleineren, leichteren, leicht beweglichen und gut zu transportierenden Geräten ist groß, ob in Krankenhäusern, Arztpraxen, Labors oder Zuhause. „Mikro“ ist daher ein starker Antrieb für Innovationen. Damit liegt die Steuerungssoftware von Infoteam voll im Trend.

„Innovative Lösungen erlauben es der Medizintechnik, in neue Bereiche der Analytik vorzudringen, Microfluidics ist hier das Schlüsselwort“, begeistert sich Wolfgang Brendel von infoteam Software. Der Clou dabei sind Miniaturisierung und flexible Integration der Untereinheiten in einen Diagnoseprozess. Standardisierte, elektrische, optische und flüssige Schnittstellen können entwickelt und in jedem erforderlichen Diagnosesystem angewandt werden. Diese Mikrosysteme können je nach Anforderung aus individuellen Komponenten kombiniert werden. Das „Lab-on-a-chip“-System bildet die Basis für diese neue Analysemethode. Im Alltag wird diese Technik bereits in vielen Bereichen angewandt: Diabetiker untersuchen in Sekundenschnelle selbst ihren Blutzuckerwert mit einem Tropfen Blut. Damit können sie ihre individuelle Insulindosis bestimmen, ein wichtiger Schritt, der die persönliche, auf den Einzelnen zugeschnittene Therapie entscheidend erleichtert.

Ein weiteres Anwendungsfeld ist die Polymerase-Kettenreaktion (Polymerase Chain Reaction, PCR), ein unverzichtbares Werkzeug in der DNAAnalyse. Ob pränatale Erbgutuntersuchungen in der Humangenetik, VaterVaterschaftstests, genetische Diagnostik als Basis für individualisierte Therapien oder DNA-Analyse in der Kriminaltechnik, die PCR wird vielfältig eingesetzt. Die Mini-Labore sind aber auch ideal für ambulante Anwendungen, zum Beispiel an Points of Care oder im häuslichen Bereich. Auch wenn Medizintechnik nach wir vor eine Wachstumsbranche ist, müssen Unternehmen sich gegen die Konkurrenz behaupten. Nischen und Marktlücken zu suchen und Alleinstellungsmerkmale entwickeln, gehören zu den Erfolgsstrategien. Daher werden die Kundenanforderungen auch im medizinischen Bereich immer spezifischer. Für diese ganz besonderen Aufträge existieren keine Standardlösun- gen, die jedem Bedarf gerecht werden. Stattdessen sind individuelle Entwicklungen gefordert. Zudem unterliegt die medizinische Analyse menschlicher Gewebeproben strengen Vorschriften. Deshalb muss die Software für automatisierte Analysegeräte von Anfang an so entwickelt sein, dass eine spätere Zertifizierung möglich ist.

Mikrosysteme können je nach Anforderung aus individuellen Komponenten kombiniert werden

Der Entwicklungsprozess bei den IT Spezialisten aus Bubenreuth ist darauf abgestimmt, die Softwareentwickler sind speziell dafür ausgebildet. Sie sind in den Einzelheiten der IVD-Richtlinie (europäische Richtlinie 98/79/EG für In-vitro Diagnostika) geschult. Sie bezieht sich auf das Interaktionsdesign für komplexe Medizingeräte, Robotertechnik für den automatischen Umgang mit gefährlichen Proben, Bildverarbeitung mit Speicherung, Weiterleitung und Suche, Liquid-Handler für fortgeschrittenes Pipettieren, Steuerprogramme für optimierte Leistung oder Kernspintomographie für hervorragende 3-D-Auflösung. Die Nutzung von Computersystemen in Life Sciences sowie Industriezweigen wie Pharma, Biotechnologie und Medizintechnik richtet sich nach den Anforderungen der Zulassungsbehörden. In den USA hat die FDA diese in der Richtlinie FDA 21 CFR11 für die Aufzeichnung von Daten in elektronischer Form („electronic records“) und den Einsatz von elektronischen Signaturen („electronic signatures“) festgelegt. Geregelt sind darin die Verwaltung und Aufzeichnung der von der FDA vorgeschriebenen elektronischen Informationen.