Screening im Turbotempo

CONTI SYNCHROFLEX^® Polyurethan-Zahnriemen helfen Pharmawirkstoff-Detektiven

In der pharmazeutischen und Life Science-Industrie schätzt man gleichermaßen Präzision, Zuverlässigkeit und einfache Bedienung der Pipettierautomaten aus dem Hause der CyBio AG, Jena, einem der führenden Hersteller von Liquid Handling-Systemen. „Präzision, Positioniergenauigkeit und Lebensdauer“ sind die Hauptkriterien, warum die Antriebe der CyBi^®-Well-Pipettierer mit CONTI SYNCHROFLEX^® Polyurethan-Zahnriemen und Synchronscheiben von Mulco bestückt sind. CyBio ist eines der ersten Unternehmen, das Mulco in eine lückenlose RoHS-Kette eingebunden hat.

In der Pharma- und Biotechnologieindustrie ist es Alltag: abhängig von den verwendeten Testsubstanzen müssen innerhalb 24 Stunden bis zu 200.000 Substanzen auf ihre Wirkstofffähigkeit untersucht werden. Diese Geschwindigkeit des „Screening“ genannten Verfahrens wurde durch eine Miniaturisierung der Proben erreicht, an der die CyBio AG mit ihren Geräten und Verfahren maßgeblich beteiligt war und ist.

Noch Anfang der 90er Jahre galten 10.000 Probeexperimente pro Jahr als gute Leistung. Fast alle ersten Adressen der Pharma- und Biotechnologie setzen heute beim sogenannten Liquid-Handling (Aufnehmen, Transferieren, Abgeben und Verteilen von Flüssigkeiten) auf Systeme des seit über 20 Jahren in Jena tätigen Unternehmens, das zu den weltweit führenden Anbietern der Laborautomation zählt. Im Mittelpunkt stehen dabei Pipettierautomaten wie die Pipettierplattform CyBi-Well vario.

Entwicklungszeiten verkürzen

Wirkstoffe für neue Arzneimittel werden in zahllosen simultanen Versuchsreihen aufgespürt. Je kleiner und genauer der Test, desto kürzer die Entwicklungszeit. Für dieses automatisierte „Wirkstoffscreening“ gibt es Geräte wie die von CyBio entwickelte Pipettierplattform CyBi-Well vario. Der hochmoderne Simultanpipettierer verfügt über 8 austauschbare Pipettierköpfe. Diese tragen in ihren jeweils 96- bzw. 384-Kanal-Mehrfach-Köpfen eine entsprechende Anzahl von Einweg- oder Keramikspitzen, mit deren Hilfe die zu testenden Flüssigkeiten pipettiert werden. Mit Unterstützung des CyBi-Well varios können pro Tag bis zu 200.000 Substanzen getestet werden. „Wir arbeiten im µL (Mikroliter)-Bereich“, erläutert CyBio-Produktions- und Servicedirektor Martin Blossey. „Das stellt an die Antriebe vor allem Ansprüche in Bezug auf Präzision, Positioniergenauigkeit, Laufruhe und Lebensdauer“.

Mikroplatten exakt positionieren

Vereinfacht beschrieben, besteht ein Pipettierautomat aus einem Mehrkanal-Pumpsystem, Pipettierspitzen (Tips), einer Waschstation sowie Mikroplatten-Transportsystemen.

Die Aufnahme, Abgabe und Verteilung der Flüssigkeit in und aus sogenannten Mikroplatten (mit 96, 384 oder 1536 „wells“ = Vertiefungen) wird durch die schrittweise Bewegung eines hochpräzisen Schrittmotors gesteuert, der den Positionierungstisch mit der Mikroplatte durch x-y-z-Bewegung exakt unterhalb des Kopfes und nach oben zu den Spitzen transportiert. Der Pipettierkopf inklusive Pipettenspitzen wird dabei nicht bewegt, was Verschleißerscheinungen durch ständige Bewegung ausschließt sowie eine hohe exakte Positionierung der Mikroplatten erlaubt.

Durchsatzgeschwindigkeit steigern

In dieser Trennung von Pipettierkopf und Transporteinheit liegt das Geheimnis der CyBio Transporttechnik. Per Unterdruck saugen die Tips Flüssigkeit an und geben diese in Kleinstmengen wieder ab. Die Genauigkeit und Präzision im Mikroliterbereich wird so nicht nur über eine individuelle Platte sondern über Tausende von Platten garantiert. Mit dieser Lösung und einer Durchsatzgeschwindigkeit von 1536 Probengängen in nur 30 Sekunden ist CyBio Pionier bei Systemen, die im 1536-well Format arbeiten.

Zahnriemen für hohe Präzision

CyBios Liquid Handling Systeme besitzen eine einzigartige Transporttechnologie, die Robustheit, Präzision und Exaktheit garantiert. In der Transporteinheit arbeiten CONTI SYNCHROFLEX Polyurethan-Zahnriemen in den metrischen Teilungen T 2,5 und T 5, jeweils mit Trapezverzahnung nach DIN 7721. „Die Kombination aus der Längssteifigkeit des eingebetteten Stahlseiles als Zugträger und dem umgebenden verschleißfesten Polyurethan gibt uns die Präzision, Genauigkeit und Dauerfestigkeit, die wir benötigen“, betont Martin Blossey. Wichtig sei ihm auch die schnelle Verfügbarkeit, sowie das umfangreiche Mulco-Lieferprogramm mit passenden Synchronscheiben und Spannrollen. Da insbesondere im Bereich der Automatisierung großer Laboranlagen keine Anlage der anderen gleiche und man sehr flexibel auf Kundenwünsche eingehe, begrüße er „die Möglichkeit, von Mulco schnell und unkompliziert auch Sonderanfertigungen zu bekommen“.

Seit über einem Jahrzehnt bereits setzt die CyBio AG Polyurethan-Zahnriemenantriebe ein und arbeitet dabei intensiv mit der Schkeuditzer Niederlassung von Mulco-Partner Wilhelm Herm. Müller GmbH & Co. KG, Hannover, zusammen. Noch als Konstrukteur der Systeme habe er mit Zahnradantrieben und Ketten experimentiert, sei aber dann sehr schnell davon abgekommen, als er die großen Vorteile der Polyurethan-Zahnriemen kennen gelernt habe, erläutert Martin Blossey. „Sehr angetan“ sei er auch von der Zusammenarbeit mit Mulco im Zuge der von der EU mit der Richtlinie 2002/95/EG zur „Beschränkung der Verwendung bestimmter gefährlicher Stoffe in Elektro – und Elektronikgeräten“ (27. Januar 2003 / in Deutschland seit Juli 2006 in Kraft) geforderten RoHS-Zertifizierung, die CyBio Anfang 2005 begonnen habe.

RoHS-konformes Zahnscheibenprogramm

Die CyBio AG ist auch eines der ersten Unternehmen, das Mulco in eine lückenlose RoHS-Kette eingebunden hat. Sämtliche Produkte der Mulco sind seit dem 1. Januar 2008 RoHS-konform lieferbar. Synchronscheiben, Spannrollen und Zubehör sind bis auf in der Verordnung zugelassene Grenzwerte frei von Blei, Cadmium, Quecksilber und sechswertigem Chrom. Im Kunststoffbereich gilt das für Flammhemmer wie polybromierte Biphenyle (PBB) und polybromierte Diphenylether (PBDE). Das in Zahnriemen von Mulco verwendete hochverschleißfeste Polyurethan und die eingegossenen Stahlkord-Zugträger waren ohnehin immer schon RoHS-konform.

RoHS habe auch in der Zusammenarbeit zwischen Mulco und der CyBio AG Veränderungen gebracht, so Martin Blossey. Früher wurde RoHS-konformes Material entweder per Zeichnung vorgeschrieben oder aber bei entsprechend höherer preislicher und zeitlicher Mehrbelastung hochfestes AlZnMgCu0,5 (Synchronscheiben) eingesetzt. Das jetzt von Mulco generell eingesetzte RoHS-konforme, bleifreie Aluminium (EN AW-AlCu4MgSi(A) / EN AW-2017A) bringe außer dem Preisvorteil gegenüber Sondermaterialien auch den Vorteil, auf alle Standard-Lagerscheiben aus dem Mulco-Programm zurückgreifen zu können und nicht auf Anfertigungsware mit entsprechenden Lieferzeiten angewiesen zu sein.

Hannover, September 2008
Mulco-Europe EWIV