Sensorik

Roboter sollen mit Biosensoren riechen lernen

| Redakteur: Katharina Juschkat

Mit einer Transfektions- und Screening-Plattform ist es möglich, Zellen sehr schnell auch für andere olfaktorische Reize zu modifizieren
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Mit einer Transfektions- und Screening-Plattform ist es möglich, Zellen sehr schnell auch für andere olfaktorische Reize zu modifizieren (Bild: Fraunhofer IPA)

Damit Roboter künftig auch einen Geruchssinn bekommen, forscht das Fraunhofer IPA aktuell an zellbasierten Biosensoren. Um das Vorgehen wirtschaftlich zu gestalten, müssten die Sensoren automatisiert hergestellt werden.

Roboter sind bereits mit vielen Sinnen ausgestattet – sie können sehen, hören, tasten und fühlen. Nur der Geruchssinn blieb bisher weitgehendst auf der Strecke. Dabei könnten Roboter auch hier so viel bieten: Sie könnten beispielsweise am Flughafen Sprengstoff erschnüffeln, in der Arztpraxis den Atem der Patienten auf Krankheiten untersuchen oder Gaslecks orten.

Hier will das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung Abhilfe schaffen: Mit sogenannten biologischen Sensoren könnten Maschinen einen Geruchssinn erhalten. Hintergrund ist das Leitthema des IPA „Biologische Transformation“, aufgrund dessen sich das Institut verstärkt der Verbindung von biologischen und technischen Systemen widmet. Eine neue Plattformtechnologie soll zellbasierte Sensoren automatisiert herstellen und wirtschaftlich nutzbar machen.

Zellbasierte Biosensoren für die industrielle Nutzung

Für die wirtschaftliche Nutzung biologischer Sensoren wird am Fraunhofer IPA eine Technologie entwickelt, die automatisiert zellbasierte Biosensoren produziert. Solche Sensoren könnten dann Maschinen beispielsweise einen Geruchssinn verleihen. Validiert wird die Plattform zunächst an einem Produkt des kalifornischen Start-ups Koniku. Es soll später aber auch für andere Anwendungen einsetzbar sein. IPA-Projektleiter Martin Thoma erklärt: „Wir entwickeln im Grunde ein generisches Werkzeug, das es mittelfristig ermöglichen soll, zellbasierte biologische Sensoren für die industrielle Nutzung zu produzieren.“

Gefördert wird das Projekt unter anderem vom baden-württembergischen Wirtschaftsministerium. Mit biointelligenten Produkten und den damit verbundenen Produktionstechnologien können sich für den Innovations- und Industriestandort Baden-Württemberg neue Wertschöpfungspotenziale ergeben. Diese sollen mit dem Projekt für die Wirtschaft im Land erschlossen werden. 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.

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Zellen automatisch modifizieren

Das amerikanische Unternehmen 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 diesen 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 Anwendungsgebiete, wie zum Beispiel die medizinische Diagnostik, zu erschließen.

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