BioSensoLab - Laboratorio biologico da portare con sé

Unità mobile di laboratorio con dispositivo di sollevamento integrato per telai di camion standard. © Fraunhofer IBMT, Markus Michel / Unità di laboratorio mobile con dispositivo di sollevamento integrato per un telaio di camion standard. © Fraunhofer IBMT, Markus Michel

Due banchi di lavoro di sicurezza modulari di classe II per lavori BSL-2. © Fraunhofer IBMT, Markus Michel / Two modular class II safety workbenches for BSL-2 work. © Fraunhofer IBMT, Markus Michel

Il laboratorio offre spazio fino a sette postazioni di lavoro completamente attrezzate. © Fraunhofer IBMT, Markus Michel

Ricercatori dell'Istituto Fraunhofer per la Tecnologia Biomedica IBMT hanno sviluppato il laboratorio biologico mobile »BioSensoLab«, con cui possono presentare ai clienti nuove innovazioni e testarle insieme – direttamente presso l'azienda. Queste nuove tecnologie riguardano in particolare sensori intelligenti, collegati a un'analisi tramite Intelligenza Artificiale.

«Mai cambiare un sistema che funziona» – questo vale soprattutto per le aziende. Prima di adottare nuovi metodi nella produzione in corso e rischiare che le linee si fermino, i processi devono essere testati e collaudati approfonditamente. E, preferibilmente, sul posto. Tuttavia, le condizioni non sono sempre adatte a questo. La vicinanza geografica diventa ancora più importante quando si tratta di Intelligenza Artificiale, IA, combinata con dati sensibili. Infatti, l'IA deve prima essere addestrata con dati appropriati, per poter poi valutare i dati dei sensori raccolti e prendere decisioni basate su di essi. Per questo, i dati vengono spesso trasferiti via Internet nel cloud. Tuttavia, le aziende preferiscono spesso mantenere i dati sensibili all’interno della propria rete.

Piataforma di lavoro mobile »BioSensoLab«

I ricercatori dell’IBMT hanno sviluppato una soluzione a questo scopo. «Con la nostra piattaforma di lavoro mobile »BioSensoLab« possiamo presentare nuove tecnologie, ad esempio nel campo della produzione di cellule staminali, direttamente presso il cliente e utilizzarle insieme», spiega il Dr. Thomas Velten, responsabile del gruppo di lavoro presso l’IBMT. «Anche i dati sensibili non devono lasciare l’azienda – il laboratorio può essere installato, ad esempio, in un capannone all’interno dell’area aziendale.» Infatti, con una lunghezza di 7,8 metri, una larghezza di 2,5 metri e un’altezza di tre metri, offre spazio sufficiente per analisi biologiche e altre indagini, senza occupare troppo spazio. Il laboratorio è progettato come laboratorio di livello S2, quindi utilizzabile per questioni biologiche. Il livello di sicurezza 2 comprende il lavoro con microrganismi che rappresentano un possibile rischio per il personale di laboratorio e l’ambiente. Esempi di tali sostanze sono Salmonella, agenti dell’herpes o virus influenzali. I laboratori S2 sono generalmente dotati di un sistema di controllo accessi e di dispositivi per contenere gas e liquidi infettivi.

Inoltre, l’infrastruttura digitale del »BioSensoLab« è progettata in modo che possa essere integrata nei sistemi informatici e negli impianti di produzione esistenti. L’arredamento modulare interno può essere adattato in modo flessibile alle esigenze, è spostabile e facilmente smontabile. Per un cambio di sede, il laboratorio può essere trasportato tramite un sistema di sollevamento integrato e un camion.

Fondamentale per lo sviluppo del laboratorio S2 mobile è stata la collaborazione tra diverse competenze: un partner industriale nel settore dei veicoli speciali ha portato know-how nella costruzione di unità trasportabili, mentre i ricercatori dell’IBMT hanno contribuito con competenze nel campo dei laboratori biologici. «Abbiamo acquisito competenze nella costruzione di laboratori mobili nel corso degli anni, così da poterli progettare e coordinare la loro realizzazione», afferma Velten. «Sappiamo quindi sia come deve essere attrezzato un laboratorio, ad esempio in termini di tecnologia dell’aria, sia quali apparecchiature può installare il costruttore del veicolo.»

Sensori intelligenti del Centro Fraunhofer per l’Intelligenza dei Sensori ZSI migliorano la qualità del prodotto

Durante la costruzione del laboratorio mobile, i ricercatori dell’IBMT avevano già in mente applicazioni concrete: cioè le tecnologie che attualmente stanno sviluppando presso il nuovo Centro Fraunhofer per l’Intelligenza dei Sensori ZSI, in collaborazione con l’Istituto Fraunhofer per i Metodi di Controllo Non Distruttivi IZFP. Il punto centrale: sensori intelligenti raccolgono sempre più dati, che devono essere sintetizzati in informazioni utili – quasi impossibile da gestire per le persone. Qui può fare la differenza l’Intelligenza Artificiale: analizza l’enorme quantità di dati e, in base ai risultati, prende decisioni in quasi tempo reale. Decisioni che riducono l’usura e gli scarti, migliorando la qualità dei prodotti finali. «Il nostro obiettivo sono dispositivi di sensori intelligenti: sensori che raccolgono dati, vengono analizzati dall’Intelligenza Artificiale e usati per decisioni più mirate», afferma Velten.

Un esempio di tale sistema di sensori intelligenti, attualmente in fase di sviluppo, riguarda la produzione di cellule staminali. «Vogliamo non solo verificare parametri come temperatura e pH – e, se necessario, dover scartare un’intera partita – ma anche caratterizzare e monitorare le cellule staminali in modo sensoriale. E farlo possibilmente senza doverle prelevare dal bioreattore», rivela Velten. La squadra di ricercatori sta attualmente lavorando su come realizzare questa tecnologia. Per coinvolgere anche le aziende industriali nello sviluppo e per poter collaborare sul posto, il laboratorio mobile offre le condizioni ideali, così come per dimostrare le innovazioni agli interessati. Un altro esempio di queste innovazioni sono le cellule cardiache in crescita, già coltivate presso l’IBMT e impiegate in sistemi di test. In futuro, i ricercatori intendono coltivare queste cellule come modelli 3D in piastre di coltura, in cui si trovano, ad esempio, 96 piccoli vasi affiancati. In queste si svolgeranno indagini tossicologiche automatizzate e parallele: come cambia il battito cardiaco quando si somministrano determinate sostanze, come i principi attivi? Queste e altre tecnologie possono essere sviluppate, dimostrate e utilizzate presso i partner industriali nel laboratorio mobile.