Schon kleine Abweichungen im menschlichen Erbmaterial können für den Ausbruch von Krankheiten verantwortlich sein – und Therapien lassen sich in vielen Fällen nur dann entwickeln, wenn die genetischen Hintergründe bekannt sind. Als im Jahr 2003 die menschliche DNA nach über 13 Jahren Arbeit und Kosten in Höhe von hunderten Millionen Euro erstmals vollständig entschlüsselt wurde, war das eine echte Sensation.
Heute ist die Entschlüsselung von genetischem Material in vielen Laboren Alltag und dauert nur noch wenige Stunden. Zwar sind die Kosten ebenfalls dramatisch gesunken, mit einem Preis von etwa 1.000 Euro pro Untersuchung aber auch nicht zu vernachlässigen. Da genetisches Material außerdem sehr sensibel auf äußere Einflüsse wie Temperaturschwankungen reagiert, muss vor jeder Sequenzierung eine ausreichende Qualität der Probe sichergestellt werden.
Zuverlässige Qualitätssicherung
Hier kommt das kreditkartengroße ScreenTape von Agilent zum Einsatz, das eine schnelle Überprüfung der Qualität von DNA- oder RNA-Proben verspricht. „Die Funktionsweise des ScreenTapes basiert auf dem Prinzip der Elektrophorese, bei der Nukleinsäure-Stränge voneinander getrennt werden; eine normalerweise sehr zeitaufwändige Technik“, erklärt Jan Eickhoff, Manufacturing Engineer bei Agilent Technologies.
Jedes ScreenTape enthält 16 Spuren – damit ermöglicht es die Analyse von 16 verschiedenen Proben. Das zugehörige Analysegerät bringt die Probe automatisiert in eine der Spuren ein und analysiert anschließend je nach Anwendungsgebiet verschiedene Parameter, etwa Menge und Reinheit. Die Ergebnisse liegen schon nach etwa einer Minute vor. So zeigt sich bereits vor der zeitintensiven und teuren Sequenzierung, ob sich das genetische Material für weitere Untersuchungen eignet.
„Harro Höfliger hat sich als zuverlässiger Partner erwiesen, der erst lockerlässt, wenn die Maschine perfekt läuft.“ Jan Eickhoff, Manufacturing Engineer bei Agilent Technologies
Präzise Laminierung
Schon seit Beginn der Produktion setzt Agilent für die Herstellung des ScreenTapes unter anderem auf Technologie von Harro Höfliger. Nach einer Stanzmaschine und einer Linie für das Verpacken der Tapes in Siegelrandbeutel steht mit der „Trinity“ momentan das dritte gemeinsame Projekt kurz vor der Inbetriebnahme.
Die von Harro Höfliger entwickelte Maschine führt die zwei aus Folienmaterial bestehenden Hauptkomponenten des ScreenTapes passgenau zusammen: den mit Elektrodenanschlüssen bedruckten Printed Layer und den thermogeformten Process Layer. Laminiert werden die beiden Schichten in drei parallel arbeitenden Stationen.
Vor und nach der Laminierung kontrollieren verschiedene Kamerasysteme, ob sich auf dem empfindlichen Folienmaterial keinerlei Verschmutzungen oder Kratzer befinden; ein wichtiger Aspekt, denn die Proben werden im Analysegerät optisch ausgewertet.
Das ScreenTape
Je nach Ausführung wird das ScreenTape zur Auswertung von DNA- oder RNA-Proben eingesetzt. Im Analysegerät wird über die Aufnahmekammer je eine der Proben in eine der Spuren eingebracht. Nach Anlegen einer Spannung erfolgt die automatisierte Analyse verschiedener Parameter, um sicherzustellen, dass die Qualität der Probe für eine weitere Untersuchung ausreichend ist.
Garantierte Prozesssicherheit
Da das Produkt aus einem anspruchsvollen Folienmaterial besteht und das Siegeln nur in einem engen Temperaturfenster möglich ist, haben die Spezialisten von Harro Höfligers Engineering Innovation Services die Laminationseinheit der „Trinity“ bereits im Vorfeld aufgebaut und gründlich getestet. „So bekamen wir die Sicherheit, dass der Prozess grundsätzlich funktioniert. Außerdem konnten wir gemeinsam Entscheidungen über die Regeltechnik treffen und Parameter für die spätere Maschine entwickeln“, erläutert Jan Eickhoff.
Ein weiterer wichtiger Aspekt der Qualitätssicherung ist die Datenbankanbindung der „Trinity“: Alle Prozess- und Chargendaten werden digital erfasst, wodurch die Entstehungsgeschichte jedes einzelnen Tapes bis ins Detail zurückverfolgt werden kann. Jan Eickhoff ist davon überzeugt, dass der Bereich der Sequenzierung – und damit der Markt für das ScreenTape – auch weiterhin wachsen wird: „Unter anderem öffnet diese Technik die Tür in Richtung einer personalisierten Medizin, bei der von Einzelfall zu Einzelfall entschieden wird, was dem Patienten hilft.“
Über Agilent
Agilent Technologies Inc. (NYSE:A) ist ein weltweit führender Anbieter in den Bereichen Life Sciences, Diagnostik und angewandte Chemie. Mit mehr als 50 Jahren Erfahrung und Innovation bieten Agilents Instrumente, Software, Dienstleistungen, Lösungen und Mitarbeiter zuverlässige Antworten auf die anspruchsvollsten Fragen der Kunden. Das Unternehmen erzielte im Geschäftsjahr 2018 einen Umsatz von 4,91 Milliarden US-Dollar und beschäftigt weltweit 15.550 Mitarbeiter.
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Fotos: shutterstock/Blackboard, Agilent Technologies, Helmar Lünig