Molecular Diagnostics Lab

Das Labor der Competence Unit Molecular Diagnostics besteht aus zwei spezialisierten Einheiten. So ist das molekularbiologische Labor für Detektion und Validierung von Biomarkern und die Assayentwicklung ausgestattet. In diesem Labor sind alle Schritte von der Zellkultur bis zur Isolierung, Prozessierung, Detektion und Quantifizierung von diversen Biomolekülen (Nukleinsäuren und Proteine) aus unterschiedlichsten biologischen Proben (Gewebe, Blut und Speichel) durchführbar. Wohingegen das Sensoriklabor auf die Etablierung von Biosensoren und deren Integration in hochsensitive Point-of-Care-Diagnostiksysteme ausgelegt ist. Dabei liegt der Fokus auf der Entwicklung von elektrochemischen, magnetischen und optischen Detektionsverfahren und der Erstellung von mit „Biotinten“ gedruckten Prototypen.

Moderne Molecularbiologie Labore:

• S2 Labor
• PCR Labor
• Cell culture Labor
• Microarray Printing
• High Throughput Systems (e.g. NGS, BIOMARK, FLEXMAP 3D)
  • Chemielabor
  • Physiklabor
  • Reinraum and CTFT (Center of Thin Film Technology)
• Magnetron Sputtering
• Materials Inkjet Printer
• Optical Lithography
• Atomic Force Microscopy

Quality: ISO:9001, GMP & GLP Standard

Leistungen

• Wir entdecken und validieren neue Biomarker (mit Schwerpunkt auf minimalinvasiven und speichelbasierten Nukleinsäure-, DNA-Methylierungs- und Autoantikörpermustern) in relevanten Indikationsbereichen der alternden Gesellschaft (altersabhängige chronische Krankheiten wie z. B. Krebs, Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Osteoporose, Diabetes, Autoimmunerkrankungen, neurodegenerative Erkrankungen usw.)
• Für die sekundären Validierungsschritte und die primäre Assay-Entwicklung gehen wir in der Regel Partnerschaften mit (kleinen) Diagnostikunternehmen ein, für die wir RUO- und LDT-Kits entwickeln und so Daten generieren, die den Wert und die Robustheit der neu identifizierten Biomarker belegen.
• Die Wertschöpfung erfolgt entweder durch Auslizenzierung in einer frühen Validierungsphase an (große) Diagnostikunternehmen (in der Regel nur dann, wenn der Test perfekt zu deren Kernindikationsbereich passt) oder nach der Assay-Entwicklung / RUO- / LDT-Kit-Phase an einen (kleinen) Industriepartner oder ein (großes) Diagnostikunternehmen.
• Die Assay-Entwicklung ist der Schlüssel zum erfolgreichen Fortschreiten in der Wertschöpfungskette vor der Auslizenzierung. Im Rahmen der Assay-Entwicklung werden die entdeckten Biomarker in einen zuverlässigen Test überführt, der an Partner weitergegeben oder in Plattformen und Sensor-Systeme integriert werden kann.
• Wir können bereits zum Patent angemeldete/erteilte Biomarker-Sets, eine starke technische Expertise sowie ein starkes, bereits bestehendes und etabliertes klinisches Netzwerk anbieten.
• Kurzfristig schaffen wir Mehrwert durch Auftrags-F&E-Dienstleistungen, bei denen wir der Industrie unsere technische Kernkompetenz anbieten.
• Die nachstehend beschriebene Infrastruktur ist notwendig, um in den oben genannten Bereichen Forschung auf dem neuesten Stand der Technik zu betreiben. Sie ermöglicht es uns, eine wichtige Rolle als technischer Partner in Kooperationsprojekten sowie als professioneller technischer Lösungsanbieter für die Industrie zu spielen.

Basierend auf unseren Forschungsschwerpunkten "Biomarker-Entdeckung" und "Assay-Entwicklung" umfasst unsere Einrichtung verschiedene Geräte und unterstützende Systeme für die Hochdurchsatz-Nukleinsäure- sowie Protein-basierte Biomarker-Analyse (Screening- und Validierungs-Plattformen) und Assay-Design. Um exzellente Forschung, insbesondere für PCR-basierte Assays und Analysen, zu ermöglichen, ist unser Labor in separate Bereiche für die Probenvorbereitung und -vorbehandlung (Pre-PCR-Bereich) sowie die PCR-Amplifikation und Post-PCR-Analyse (Post-PCR-Bereich) gegliedert. Darüber hinaus stehen ein eigenes Zellkulturlabor sowie ein Speziallabor, das die L2-Biosicherheitsanforderungen erfüllt, zur Verfügung.

Die wichtigsten Einrichtungen des Infrastruktur-Clusters 

• Die Screening-Abteilung umfasst zwei große Analyseeinheiten, die Microarray-Einheit und die Sequenziereinheit. Kernstück der Microarray-Einheit sind die Labors für die Kultivierung von Mikroorganismen, die rekombinante Proteinexpression und die FPLC-basierte Aufreinigung mit entsprechenden Inkubatoren, Pipettierrobotern und zwei Microarray-Spottern (kontaktbehafteter und kontaktfreier Microarray-Drucker). Diese werden routinemäßig für die Herstellung von Protein- und DNA-Arrays mit hoher Dichte eingesetzt. Für spezielle Anwendungen haben wir auch die Möglichkeit, mit unseren Microarray-Druckern kundenspezifische Microarrays in verschiedenen Formaten mit geringerer Dichte zu entwerfen und zu drucken. Für die Datenerfassung stehen zwei Microarray-Scanner zur Verfügung, die ein gleichzeitiges zweifarbiges Hochgeschwindigkeitsscannen mit einer hohen Auflösung von bis zu 2 Mikrometern ermöglichen, sowie eine Vielzahl von Geräten, die für die Microarray-Vorbereitung und -Verarbeitung (Hybridisierung) erforderlich sind. 
• Validierung / Assay-Entwicklung Zu den Geräten, die für die Biomarker-Validierung verwendet werden, gehören verschiedene PCR- und Echtzeit-qPCR-Instrumente, die für Nukleinsäure-basierte Anwendungen mit kleinem, mittlerem (Light Cycler 480 II) und hohem Durchsatz (Biomark HX) geeignet sind, sowie das BioPlex 3D (Luminex) Multiplex-System für die Hochdurchsatz-Probenanalyse von bis zu 500 Parametern sowohl für protein- als auch nukleinsäurebasierte Ansätze, die in der Validierungsabteilung zusammengefasst sind. Darüber hinaus stehen auch Geräte zur Durchführung verschiedener biochemischer und biologischer Assays (z.B. ELISA) zur Verfügung (z.B. EnSpire Reader).
• Support-Abteilung: Alle in der Abteilung Screening und Validierung/Assay-Entwicklung durchgeführten Anwendungen werden durch eine umfassende Ausrüstung für die Probenvorbereitung (z. B. FastPrep), die Qualitätskontrolle von Biomolekülen (z. B. Agilent Bioanalyzer, Fragment Analyzer, Biospectrum 310 Imaging System) und die Quantifizierung (z. B. Epoch Mikroplatten-Spektrophotometer, Nanodrop 2000C (UV-Vis) und Nanodrop 3300 (Fluoreszenz), Qubit Fluorometrisches Quantifizierungsgerät) sowie Liquid-Handling-Systeme wie ein epMotion und ein automatisiertes Zephyr-Pipettiersystem, das mit einem Plattenhandler (Twister II) für den Transfer von Mikroplatten zwischen der Pipettierstation und dem Lesegerät sowie der Waschstation (Biotek 405) ausgestattet ist und vollständig automatisierte Arbeitsabläufe mit hohem Durchsatz ermöglicht.
• Zellkulturabteilung: Die Zellkulturabteilung konzentriert sich auf in vitro Zellkulturexperimente, die für die Kultivierung von Säugetier-Primär-, Tumor-, immortalisierten und Stammzellen mit einem Schwerpunkt auf der biologischen Barriereforschung ausgestattet sind. Das Zellkulturlabor besteht aus zwei sterilen Laminar-Flow-Workbenches mit vier CO2-Inkubatoren (ThermoFisher, Panasonic) und einer BioSpherix-Hypoxiekammer. Zusätzlich zu den Geräten aus den oben genannten Abteilungen werden ein CryoStar Nx70 Kryostat, ein CytoFLEX Durchflussanalysator mit Plattenlader (Beckman Coulter) und ein IX83 Fluoreszenzmikroskop mit Motortisch für Live-Cell-Imaging und Z-Stapel-Dekonvolutionsanalyse (Olympus) für Zellmodellanalysen eingesetzt. Für die Wirkstoffanalytik wird eine 600bar HPLC-Anlage mit Fraktionierung, UV- und Fluoreszenzdetektoren (ThermoFisher) eingesetzt, die komplette Ausrüstung für Gelelektrophorese und Western Blotting inklusive Imaging-System (Biorad) gehört zur Infrastruktur. Das ZetaView Quatt 4-Laser-System (Particle Metrix) steht für die Analyse der Verfolgung von Nanopartikeln (Größenverteilung, Konzentration, Fluoreszenz, Zetapotenzial) zur Verfügung.
• IT-Infrastruktur: Das Labor wird durch eine leistungsstarke Recheninfrastruktur unterstützt, die aus sechs Analyseservern (z. B. SUPERMICRO, Dell PowerEdge R840), zwei Backup-Servern und zwei Tool-Hosting-Servern besteht. Insgesamt umfasst die Rechenleistung mehr als 3 Terabyte RAM, 384 Kerne und 108 TB Speicherplatz. Die Backup-Server (z.B. Dell PowerEdge R740xd) befinden sich in verschiedenen Gebäuden innerhalb des AIT und werden täglich, wöchentlich und monatlich gespiegelt. Dies ermöglicht die Analyse großer und komplexer Datensätze.

Standort

Das Labor für Biomarker & Assay-Entwicklung umfasst ca. 1.318 m² und befindet sich in der Wiener Futurbase. Die Fläche gliedert sich in Büro- und Laborflächen inklusive der technischen Infrastruktur des Clusters.

LABOR FÜR BIOSENSOREN UND SYSTEMINTEGRATION

"Molekulare Diagnostik, Biosensoren & Systemintegration"

• Die Dezentralisierung der medizinischen Diagnostik wird aufgrund des demografischen Wandels zunehmen, was Point-of-Care-Diagnoselösungen erforderlich macht.
• Wir konzentrieren uns auf diagnostische Sensoren und Systementwicklung für Point-of-Care-Tests mit Schwerpunkt auf nicht- oder minimal-invasiven Probentypen, basierend auf unserer breiten technischen Sensor-Expertise.
• Der direkte Zugang zu unseren etablierten Dünnschicht-Technologielaboren mit entsprechender hochmoderner Instrumentierung sowie unsere führende physikalisch-wissenschaftliche Expertise, die wir in den vergangenen Jahren aufgebaut haben, sind wichtige Voraussetzungen, um dieses Thema erfolgreich anzugehen.
• Neben unserer Expertise auf der Ebene der Biosensorkomponenten verfügen wir über ein starkes Know-how in der Systemintegration, das es uns ermöglicht, den gesamten Arbeitsablauf von der Probenahme bis zur Biomarker-Detektion zu integrieren.
• Wir schaffen Mehrwert in diesem Geschäftsfeld, indem wir unsere Expertise in der Sensorik und Systemintegration mit der Expertise von Diagnostikunternehmen in Bezug auf Inhalte und Assay-Design in verschiedenen Anwendungsbereichen kombinieren. Wir vermarkten unsere Detektionsplattformen und kombinieren sie sowohl mit Biomarker-Inhalten von Partnern als auch mit unseren eigenen Inhalten.
• Wir schaffen Werte, indem wir gemeinsam mit Partnern POC-Demonstratoren entwickeln und nach der Vermarktung solcher POC-Diagnosesysteme Lizenzgebühren einnehmen.
• Wir bieten direkte Auftragsforschung für Unternehmen an.
• Unser Fokus auf nicht- und minimal-invasive diagnostische Tests ermöglicht uns den Zugang zu vielen diagnostischen Teilmärkten (Krebs, Therapie-Home-Monitoring, Monitoring chronischer Krankheiten, Autoimmun-Home-Monitoring, Zahnärzte) und - als Upside-Potential - auch zu Märkten, die nicht so stark reguliert sind (Veterinärmärkte, Wellness- & Life-Style-Märkte, Sport-Märkte). In all diesen Märkten können wir die Vorteile unserer Position als Systemanbieter und unseres systemischen Plattformansatzes nutzen.
• Die unten beschriebene Infrastruktur ist notwendig, um in den oben genannten Bereichen Forschung auf dem neuesten Stand der Technik zu betreiben. Sie ermöglicht es uns, sowohl als technischer Partner in Kooperationsprojekten als auch als professioneller technischer Lösungsanbieter für die Industrie eine wichtige Rolle zu spielen.

Kurzbeschreibung

Das Maschinencluster Biosensor & Systemintegration widmet sich der Entwicklung neuartiger elektrochemischer, magnetischer und optischer Biosensoren und ihrer Integration in neue Detektionssysteme. Es umfasst drei Laboreinheiten und eine breite Palette von Geräten für die Herstellung und Prüfung sowie ein Berechnungscluster für die Simulation und das Design photonischer Biosensoren. Die Dünnschichttechnologie-Labors bieten eine Vielzahl von mikro- und nanotechnologischen Werkzeugen für die Herstellung von Biosensoren und mikrofluidischen Systemen sowie analytische Werkzeuge für die Charakterisierung der Geräte im Herstellungsprozess. Während der Sensorentwicklung und -optimierung werden die grundlegenden Sensoreigenschaften in einem Elektronik- und Optiklabor charakterisiert. Schließlich werden in einem Chemielabor biologische Tests auf Sensor- und Systemebene durchgeführt.
Die wichtigsten Einrichtungen des Infrastruktur-Clusters

• Dünnschichttechnologielabors Die Herstellungswerkzeuge in den Dünnschichttechnologielabors umfassen Hochvakuumsysteme für die Abscheidung von Dünnschichten (thermische und Elektronenstrahlverdampfung), die Strukturierung von Fotolacken (optische und Elektronenstrahllithographie in Reinraumumgebung) und das Ätzen (Argon-Ionen-Ätzen, nasschemisches Ätzen unter einer Laborhaube). Ein Material-Tintenstrahldrucker ermöglicht die Herstellung von kostengünstigen elektrochemischen Sensoren auf Einwegsubstraten. Für die berührungslose Modifikation und Funktionalisierung von Sensoroberflächen stehen zwei XYZ-Dosiersysteme zur Verfügung. Ein Kontaktwinkelmessgerät wird zur Charakterisierung von Tinten eingesetzt. Ein Mikrobearbeitungssystem und ein Lasercutter ermöglichen das schnelle Prototyping von Mikrofluidik-Chips. Rasterelektronenmikroskopie mit Nanometerauflösung, Rasterkraftmikroskopie und Schichtdickenmesssysteme ermöglichen die Prüfung der Integrität der Sensorstruktur sowie die Charakterisierung der Herstellungsprozesse. Sauerstoffplasma-Oberflächenaktivierung und Ultraschall-Drahtbonden sind Hilfstechnologien für die Systemmontage und das Sensor-Packaging.
• Elektronik- und Optiklabor Elektrische, magnetische und optische Sensoreigenschaften werden vor der biologischen Prüfung an mehreren Messplätzen charakterisiert und optimiert. Elektronische Sensortests werden an einer Sondenstation durchgeführt, die mit einem Halbleiterparameter-Analysator und einem LCR-Meter verbunden ist. Biosensoren, die auf integrierten Wellenleitern basieren, werden mit faseroptischen Messplätzen getestet, zu denen ein Nahinfrarotmikroskop, eine Hochpräzisions-Infrarotkamera, piezobetätigte Ausrichttische, Laserquellen mit fester Wellenlänge (450nm, 488nm, 633nm, 650nm, 850nm, 1310nm, 1550nm) und abstimmbare Laserquellen in verschiedenen Wellenlängenbereichen (750-900nm, 780-800nm, 1280-1360nm, 1440-1640nm), ein Polarimeter (600-1080nm) und ein 350-1000nm CCD-Spektrometer.

• Chemielabor Neben der Standardausrüstung wie Laborabzugshaube, Werkbänken und Mikroskopen umfasst das Chemielabor Experimentierplätze für mikrofluidische Tests, mehrere Potentiostaten für die Auslesung elektrochemischer Sensoren, ein Fourier-Transformations-Infrarotspektrometer und eine Reihe von maßgeschneiderten Messgeräten für die Auslesung magnetischer und optischer Sensorsignale.

Standort

Die Labors befinden sich in der "FutureBase" des AIT, 1210 Wien. Die Gesamtfläche von 648 m² wird für Büro- und Laborflächen genutzt.

Weitere Informationen