04.09.2020
Sicherheit von Nanomaterialien durch richtiges Design erhöhen
Die Gefahren, die von Nanomaterialien aufgrund ihrer sehr geringen Größe für Mensch und Umwelt ausgehen, sind bisher noch nicht vollständig geklärt. Aus diesem Grund besteht ein Bedarf an neuen Technologien, die es erlauben, bereits vor der industriellen Herstellung die von den Nanomaterialien ausgehenden Risiken zu erkennen und zu minimieren.
Dieser Ansatz wird durch das "Safety-by-Design"-Konzept verkörpert, das auf die Risikominimierung in einem frühen Stadium des Designprozesses abzielt. Neben Qualität und Wirksamkeit wird damit auch die Sicherheit des Produkts schon während der Entwurfsphase bestimmt. Das EU-Projekt "SABYDOMA - SAfety BY Design Of nanoMAterials" entwickelt neue "Safety-by-Design"-Protokolle und implementiert sie in industriellen Prozessen.
Das "SABYDOMA"-Projekt befasst sich mit der Entwicklung neuer "Safety-by-Design"-Protokolle und deren Implementierung in industriellen Prozessen. Ein neuartiger Ansatz dieses EU-Projekts ist die Anwendung der Systemkontroll- und Optimierungstheorie einschließlich der Philosophie der Model Predictive Control (MPC), um das gesamte Thema "Sicherheit durch Design" von der Laborinnovation bis zur industriellen Produktionslinie zu verbinden.
Ein ebenso wichtiger innovativer Schritt von "SABYDOMA" ist der Aufbau von Test-Plattformen mit hohem Durchsatz, mit denen Nanomaterialien hergestellt und direkt am Produktionsort hinsichtlich ihrer Toxizität untersucht werden. Die Screening-Plattform umfasst physiochemische Sensorelemente und In-vitro-Targets unterschiedlicher Komplexität (von der 2D-Biomembran bis zu komplexen Zelllinien). Das Signal des Screenings steuert in einer Rückkopplungsschleife das Re-Design und die Produktion der sicheren Nanomaterialien.
Aufbauend auf den Ergebnissen des 2019 beendeten EU-Projekts "HISENTS" wird "SABYDOMA" anhand von vier industriellen Fallstudien Technologien zum direkten Screening von Nanomaterialien in verschiedenen Phasen des Produktionsprozesses entwickeln. Die Testplattformen werden dabei im Laufe des Projekts vom Technologie-Reifegrad (TRL) 4 (Versuchsaufbau im Labor) zum Reifegrad 6 (Prototyp in Einsatzumgebung) weiterentwickelt.
Fraunhofer IBMT-Expertise im Bereich biohybrider Systeme
Das Fraunhofer IBMT ist an dem Projekt mit den Abteilungen "Bioprozesse und Bioanalytik" sowie "Biomedizinische Mikrosysteme" beteiligt. Die IBMT-Wissenschaftler bringen ihre langjährige Erfahrung im Bereich Biohybride Systeme in "SABYDOMA" ein und entwickeln ein mikrofluidisches zellbasiertes Modul von TRL4 zu TRL6 weiter. Das fluidische In-vitro-Modul ist Teil der in "SABYDOMA" angestrebten Hoch-Durchsatz-Screening-Plattform. Es soll während der Produktentwicklung und -herstellung flexibel in den Herstellungsprozess eingebunden werden und automatisiert Daten zur Toxizität der Produkte liefern.
Das "SABYDOMA"-Projektteam setzt sich aus 19 internationalen Partnern (Universitäten, Forschungszentren, KMU) aus 15 Ländern zusammen. Die Partner kommen aus Österreich, Bulgarien, Zypern, Finnland, Frankreich, Deutschland, Griechenland, Norwegen, Portugal, Spanien, Großbritannien und der Ukraine sowie aus Australien, Hongkong und der Republik Korea.
Quelle: Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik (IBMT)