Die PetriJet Plattformtechnologie Eine innovative Lösung für die vollautomatische Handhabung von Kulturschalen und damit verbundener Prozesse

Die Nachfrage nach modernen Lösungen für die Automatisierung wiederkehrender Arbeitsschritte hat auch in kleinen und mittleren Laboren in den letzten Jahren stark zugenommen. Das betrifft unter anderem die Labore für Qualitätssicherung in mittelständischen, lebensmittelverarbeitenden Betrieben aber auch mit dem Screening bzw. der Wirkstoffentwicklung beauftragte private oder institutionelle Biotechnologielabore. Sie können so weiterhin konkurrenzfähig bleiben indem sie u. a. den Probendurchsatz erhöhen.

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Für die Durchführung der Versuchsreihen ist die Verwendung unterschiedlicher, standardisierter Kulturschalen gängige Praxis. Deren Handhabung jedoch ist von vielen manuellen Arbeitsschritten wie z. B. dem Befüllen mit Nährmedium, dem Umsetzen von Kulturen von einer Kulturschale in die andere bzw. der visuelle Inspektion und Auswertung des Wachstumsverhaltens oder der Produktivität der Kultur gekennzeichnet.
Die Bench-top-Laborautomationsplattform PetriJet (vgl. Abb. 1) mit den Abmessungen 800 x 400 x 650 mm und einem Gewicht von weniger als 20 kg ist in der Ausstattungsvariante mit jeweils einem Zugabe- und Abgabemagazin für bis zu 20 Kulturschalen pro Batch in der Lage, das Handling und die Bildaufnahme von über 80 Kulturschalen pro Stunde durchzuführen. Dabei können durch das innovative, weltweit einzigartige System zur Vereinzelung neben unverschlossenen auch verschlossene Kulturschalen bearbeitet werden. Ihr Transport erfolgt entlang elektrisch angetriebener Linearachsen und das Anheben wird unter Verwendung eines Greifers realisiert. An der mittig angeordneten Bearbeitungsstation ist in der derzeitigen Ausbaustufe die automatische Bildaufnahme implementiert. Kundenspezifisch sind aufgrund des modularen Aufbaus aber auch andere Bearbeitungsvorgänge wie die automatisierte Subkultivierung – d. h. das automatische Transferieren von Proben von einer Kulturschale in die andere – oder die Vorbereitung von Kulturschalten z. B. mit dem Befüllen mit Nährmedium möglich.

PetriJet Plattform mit Bearbeitungsstation Bildaufnahme.

Gemeinsam mit dem Industriepartner, der auf Bildanalyse im Life Science Bereich spezialisierten WIMASIS Image Analysis GmbH, München wurde eine cloud-basierte automatische Bildanalyselösung für die Auswertung des Wachstumsverhaltens von Hairy roots bereits im Prototyp implementiert. Eine Adaption der Bildanalyseschnittstelle auf nutzerspezifische Anwendungen – z. B. die Erkennung und Zählung von Zellkolonien aber auch die Erkennung und Vermessung komplexer Strukturen - ist möglich. Die Datenausgabe erfolgt in einem Microsoft Excel kompatiblen Datenformat, was die elektronische Weiterverarbeitung vereinfacht. Zusätzlich werden Kontrollbilder zur visuellen Überprüfung der Analysegenauigkeit bereitgestellt.

Konfiguration und Bedienung des Kompaktgeräts sind drahtlos und web-basiert über den in die SPS integrierten Webserver möglich – z. B. auch vom Tablet-PC oder Smartphone aus – und betriebssystemunabhängig. Die kompakte Bench-top-Laborautomationsplattform PetriJet ermöglicht so eine effektive Steigerung der Effizienz und des Probendurchsatzes in kleinen und mittleren Laboren.

Testbilder der PetriCam (links: Milchsäurebakterien; Mitte: Haarwurzelkulturen; rechts: Kallus-Kulturen)

Übersichtsartikel zur PetriJet Plattform-Technologie in der FoodLab 01/2014 ab Seite 7. Für weitere Rückfragen steht ihnen Dr.-Ing. Felix Lenk ( oder telefonisch unter 0351 - 463 32781) gerne zur Verfügung.