ThWIC: Erforschung einer automatisierten, modularen und skalierbaren Probenvorbereitungsplattform für variable Analyseverfahren am Beispiel der Identifizierung von umwelt- und chemisch-ökologisch relevanten Substanzen und Metallen in Gewässern (VANAPLA); Teilvorhaben: Variable und skalierbare Automatisierungslösung (VANAPLA - A)

Abstract

Im Teilvorhaben VANAPLA–A der Analytik Jena GmbH + Co. KG wurde im Rahmen des Thüringer Wasser-Innovationsclusters (ThWIC) eine modulare, skalierbare Automatisierungsplattform für die Probenvorbereitung und Analyse von Wasserproben erforscht. Ziel war es, manuelle, zeitintensive und fehleranfällige Arbeitsschritte in der Umweltanalytik zu automatisieren und flexibel mit unterschiedlichen Nachweisverfahren wie LC-MS, GC-MS, ICP-MS, qPCR und Nukleinsäureextraktion zu verbinden. Auf Basis der Liquid-Handling-Plattform CyBio® FeliX wurden Workflows zur Festphasenextraktion, zur Anreicherung von Blaualgentoxinen und Antibiotikarückständen sowie zur Vorbereitung genetischer Analysen entwickelt, dokumentiert und erfolgreich getestet. Ein zentraler Ansatz war die konsequente Nutzung standardisierter SLAS-Plattenformate, wodurch Proben, Reagenzien und Verbrauchsmaterialien zwischen Prozessschritten leichter übergeben werden können. Im Projekt wurden ein automatisiertes SPE-Modul, angepasste Manifolds, Softwareprotokolle sowie ein Demonstrator mit Robotereinheit, Lagermöglichkeiten und Einhausung aufgebaut. Die Bearbeitung von bis zu 96 Wasserproben konnte standardisiert realisiert werden; die Vorbereitungszeit sank je nach Probenzahl von bislang 4–6 Stunden auf etwa 60–120 Minuten. Alle Arbeitspakete und Meilensteine wurden erfolgreich abgeschlossen. Einzelne Punkte wie die vollständige Software-Ansteuerung der Vakuumpumpe und eine universelle Geräteübergabe bleiben Gegenstand der weiteren Entwicklung. Die Ergebnisse schaffen eine belastbare Grundlage für neue Anwendungen in der automatisierten Wasseranalytik, stärken die Produkt- und Anwendungskompetenz der Analytik Jena und eröffnen wirtschaftliche sowie wissenschaftlich-technische Verwertungsperspektiven bis hin zur Weiterentwicklung des Demonstrators in Richtung Produktreife.