Mit Nanotechnologien alten Wirkstoffen neue Tricks beibringen
Damit pharmazeutische Wirkstoffe effektiv Krankheiten bekämpfen können, müssen sie in unserem Körper gezielt ihren Einsatzort erreichen. Dies stellt jedoch häufig ein Problem dar, da die Wirkstoffe nicht zwischen kranken und gesunden Zellen unterscheiden können. Ein neuer Ansatz ist die Verpackung der Wirkstoffe in sogenannten Nanopartikeln, Strukturen 2000-mal kleiner als ein menschliches Haar, welche in der Lage sind, zum Beispiel Tumorgewebe gezielter zu erreichen und ihre Ladung dort freizusetzen. Die NanoDrug Delivery GmbH ist eine Ausgründung aus der Universitätsmedizin und dem Max-Planck-Institut aus Göttingen und hat mit Hybrid-Nanopartikeln ein neues Transportsystem mit einzigartiger Struktur entwickelt. Im Vergleich zu anderen Systemen kann hiermit bis zu achtmal mehr Wirkstoff pro Partikel transportiert werden. Das vom Hightech-Inkubator Biointelligence geförderte Hannoveraner Unternehmen konzentriert sich zunächst auf die Entwicklung von Nanopartikeln für die Therapie des besonders aggressiven Pankreaskrebs. Langfristig soll jedoch eine Plattform mit einer Vielzahl von Anwendungsgebieten entstehen.
KI-gestützte Qualitätskontrolle bei der Kartoffelverarbeitung
Ein Gamechanger bei der nachhaltigen Lebensmittelverarbeitung ist die sogenannte PEF-Technologie. PEF steht für PEF-Technologie: KI-gestützte Qualitätskontrolle bei der Kartoffelverarbeitung Pulsed Electric Fields – kurze Hochspannungsimpulse, denen Kartoffeln und andere Gemüsesorten im Zuge der Verarbeitung ausgesetzt werden, um sie leichter verarbeiten zu können. Bislang ist das laufende Qualitätsmonitoring allerdings sehr aufwendig. Die Elea Technology GmbH aus Quakenbrück ist Marktführer im Bereich der PEF-Technologie und entwickelt ein Inline-Verfahren zur Qualitätskontrolle im Rahmen der PEF-Behandlung. Dabei werden akustische Signale während des Kartoffel-Schneidprozesses aufgenommen und analysiert – ein modulares Gerät, das in bestehende Schneidanlagen einfach integriert werden kann, wertet die Schneidgeräusche mittels Künstlicher Intelligenz aus. So wird eine ausreichende PEF-Behandlung festgestellt, und bei Fehlern können die Prozesse sofort angepasst werden. Die Elea Technology GmbH stützt sich in ihrer Arbeit auf ein breites Netzwerk: Mit an Bord ist der Projektpartner DIL e.V. sowie als kooperierende Netzwerkpartner das DFKI, die Hochschule Osnabrück, die WIGOS und MCON, die sich mit ihren jeweiligen Expertisen in das Projekt mit einbringen.
Die Zukunft der veganen Antikörperproduktion
Ob Corona-Test oder Krebsmedikament – Antikörper sind aus Diagnostik, Therapie und Forschung nicht wegzudenken. In der Diagnostik erkennen sie beispielsweise Erreger oder Hormone und ermöglichen deren Detektion in Schnelltests oder Labor-Untersuchungen. Bisher werden die Antikörper, die zentrale Abwehrmoleküle unseres Immunsystems sind, herkömmlich aus Tieren oder mithilfe tierischer Produkte gewonnen. Mithilfe innovativer Forschung und gezielten Partnerschaften mit der Wissenschaft geht die Phaeosynt GmbH aus Hannover einen anderen Weg: In Zusammenarbeit mit der Leibniz Universität Hannover wurde ein skalierbares, pflanzliches Proteinexpressionssystem für Antikörper als Alternative zu tierischen Produktionssystemen entwickelt. Dabei werden die Antikörper aus Kieselalgen gewonnen, was neben dem Ersparen von Tierleid zusätzlich mit einer höheren Effizienz sowie wesentlich geringeren Energiekosten einhergeht. Das erste Produkt ist der weltweit erste vegane Schwangerschaftstest, der in Kürze auf den Markt kommen wird.
KI-basierter Keimfähigkeitsschnelltest für Pflanzsamen
Die Qualität von Saatgut ist mitentscheidend für den Ertrag jeder Ernte. Keimt das Saatgut nicht oder nur unzureichend, können für Landwirte und Verkäufer hohe Kosten entstehen. Deshalb wird Saatgut vor der Aussaat oftmals getestet, was aber sowohl zeit-, arbeits- als auch kostenintensiv ist. Etablierte Verfahren dauern zum Teil mehrere Tage bis Wochen. Deshalb hat die seedalive GmbH aus Osnabrück einen Schnelltest für die Keimfähigkeit von Pflanzensamen entwickelt. Dabei wird zunächst eine repräsentative Probe des Saatguts genommen, welche nach vier Stunden ausgewertet werden kann. Anschließend kann unter Einsatz von Künstlicher Intelligenz schnell und einfach die Keimfähigkeit des Saatguts bestimmt werden. Auch Vorhersagen über den Alterungsverlauf der Samen und die Triebkraft der Keimlinge sind möglich. Als Science-Spinoff der Universität Osnabrück bringt seedalive durch die Verbindung modernster Datenverarbeitung, KI und bio-chemischer Prozesse Innovationen in die Landwirtschaft – und zwar weltweit.
Tierversuchsfreie präzise Wirkstoffforschung am digitalen Zwilling
Die Wirksamkeit und Verteilung neuer Medikamente wird jedes Jahr an tausenden Tieren getestet, um die regulatorischen Anforderungen der Behörden an pharmakologische Studien zu erfüllen. MPSlabs, eine eigenständige Businness-Unit von ESQlabs, aus Saterland hat es sich mit seiner Innovation zum Ziel gesetzt, die Anzahl unnötiger Tierversuche zu reduzieren. Dazu arbeitet MPSlabs mit führenden Unternehmen aus der Pharmaindustrie zusammen und ist Teil internationaler Forschungsprojekte. Entstanden ist die App „DigiLoCs“, mit deren Hilfe die Wirksamkeit und Verteilung neuer Medikamente besser im Menschen vorhergesagt werden kann. Die App integriert dabei biologische Daten sogenannter Mikrophysiologischer Systeme und Organ-on-Chip-Systeme in digitale Zwillinge. Der besondere Ansatz ist, dass sowohl aktive als auch passive biologische Prozesse berücksichtigt werden. Der größte Vorteil besteht darin, dass klinische Ergebnisse und die Risiken unzureichender Wirksamkeit beim Menschen schneller und präziser vorhergesagt werden können als bisher. Dadurch unterstützt „DigiLoCs“ die Entscheidungsfindung in der Medikamentenentwicklung und trägt dazu bei, Tierversuche, experimentelle Arbeit und Patientenleiden deutlich zu reduzieren.
Die effiziente und nachhaltige Revolution der laserbasierten Fertigung
Der Wandel hin zu erneuerbaren Energien führt zu einem großen Bedarf an Hightech-Produkten. Als zentrales Werkzeug wird dabei der Laser eingesetzt, der bisher wirtschaftlich und technologisch nahezu alternativlos ist. Allerdings limitieren die aktuellen Laserprozesse die Ausbringungsmenge in der Produktion. Die INLEAP Photonics GmbH aus Hannover ermöglicht es Herstellern mit ihrer INLEAP-FASTLIGHT-Technologie, nachhaltiger, energieeffizienter und kostengünstiger zu produzieren als bislang. Im Gegensatz zu aktuellen Systemen lenken sie den Laserstrahl nicht über bewegliche Bauteile, sondern digital über das Ansteuern einzelner Pixel. Das Resultat ist eine bis zu 2500-fach schnellere Lenkung des Laserstrahls und eine Produktivitätssteigerung von bis zu 150 Prozent bei gleichzeitiger Halbierung des Energiebedarfs. Durch den modularen Aufbau kann das Lenksystem zudem einfach in schon bestehende Anlagen integriert werden. Vor allem Industriezweige wie die Batteriezellenfertigung oder die Additive Fertigung können von der Technologie profitieren. Die INLEAP-FASTLIGHT-Technologie eröffnet neue Wege in der laserbasierten Fertigung.