Nanomedizin

Nanopartikelbasierte Plattform für Gesundheitslösungen der Zukunft

Am Fraunhofer IMM revolutionieren wir die pharmazeutische und biotechnologische Landschaft mit unseren innovativen Lösungen für die Nanomedizin. Wir haben eine Plattform entwickelt, welche die Möglichkeit bietet, hochwertige Nanomaterialien mit einstellbaren Produkteigenschaften und Mengen von Milliliter bis Decaliter herzustellen. Auf diese Weise beschleunigen wir die erfolgreiche Umsetzung von innovativen nanomedizinischen Lösungen in umfangreiche präklinische Tests.

Unser Ansatz basiert auf einer äußerst zuverlässigen, flexiblen und leicht skalierbaren modularen Plattform für die kontinuierliche Synthese, Reinigung und Analyse von Nanoformulierungen, die auf bewährter Mikroreaktortechnologie beruht. Die Plattform umfasst eine kontrollierte Mischeinheit, eine nachgeschaltete Aufbereitung (über Tangentialflussfiltration), eine Inline-Analytik (über dynamische Lichtstreuung im Fluss) und ein Prozesskontrollsystem. Effizientes Mischen, genau einstellbare Verweilzeit und Reaktionsparameter, wie Temperatur und Durchflussrate, sind als Grundvoraussetzungen für eine reproduzierbare Produktion implementiert.

Durch diese innovative Plattform bieten unsere vielseitigen Nanopartikelsysteme einen bahnbrechenden Ansatz für therapeutische und diagnostische Anwendungen und ebnen den Weg für klinisch relevante Anwendungen in der Nanomedizin.

 

Projekte                                           Patente                    

Angebot an unsere Kunden

Unsere Dienstleistungen im Bereich Forschung und Entwicklung

  • Skalierbares mRNA-Formulierungssystem für Screening und Prozessentwicklung
  • Prozessentwicklung für die kontinuierliche Herstellung von mikromischergestützten Nanocarriern
  • Vielseitige Nanopartikelsysteme für therapeutische und diagnostische Anwendungen
  • Optimierung und Implementierung von (Inline-) Nano- und Bioanalytik
  • Probenanalyse, Protokollunterstützung und wissenschaftliche Beratung

 

Unsere Kernkompetenzen

  • Formulierungen (z.B. Polymer-/Lipid-Nanopartikel, Liposomen/ Lipoplexe und Niosomen/ Polymersomen)
  • Hybride extrazelluläre Vesikel-Technologie
  • Nachgeschaltete Bioprozessierung
  • Magnetische Partikel-Bildgebung (MPI)
  • Hyperthermie (Magnetische Flüssigkeitshyperthermie)

 

Zur Verfügung stehende Geräte

  1. Sunscreen - LNP Formulation Screening Model Screening Gerät von unterschiedlichen Nanoformilierungen
  2. Zetasizer Ultra - Dynamische Lichtstreuung (DLS)
  3. 1260 Infinity II/6530 Q-TOF LC/MS
  4. 1260 Infinity II GPC/SEC
  5. CPS DC24000UHR Hochauflösende Scheibenzentrifuge
  6. Spark® Multimode-Mikroplatten-Lesegerät
  7. Libra® 120 - Transmissionselektronenmikroskopie (cryo-TEM)
  8. Expression-L Compact Massenspektrometer mit APCI / ESI

 

Ausgewählte hauseigene Laborgeräte (patentierte Technologie)

  1. Inline dynamische Lichtstreuung (DLS)
  2. Inline Magnetic Particle Spectroscopy (MPS) (entwickelt in Kooperation mit der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt - PTB)
     

 

Projekte

1. NEXTGENMEDINKUBATOR  - Das modulare Biolabor in einem Container

In Zusammenarbeit mit dem EFRE-REACT-Programm treiben wir die Innovation durch Miniaturisierung und Automatisierung von Prozessschritten voran, um die Integrationsfähigkeit in komplexen Prozessabläufen zu verbessern und den nahtlosen Übergang zu containerbasierten Konzepten zu ermöglichen. Unser modulares Biolabor im Container bietet flexible Lösungen für Biotechnologie-Start-ups und ermöglicht eine schnellere Umsetzung biotechnologischer Prozesse.

2. RNAuto  - Automatisierte Produktionstechnologien von mRNA-abgeleiteten Impfstoffen und Gen- und Zelltherapeutika

Weltweit stellt der Mangel an GMP-konformen Produktionsstätten und ausgereiften Produktionstechnologien für innovative Nanoarzneien und Zelltherapeutika das Gesundheitssystem vor große Herausforderungen. Um die Nutzung von mRNA-basierten Impfstoffen für zukünftige Krankheitserreger zu erweitern und die Anwendung von mRNA-basierten Werkzeugen für die individuelle Medizin, wie z.B. Gen- und Zelltherapie, zu fördern, gilt es Barrieren abzubauen. Unser Ziel ist es, automatisierte und digital unterstützte Produktionstechnologien für schnellere, sicherere und zuverlässige Prozesse für mRNA-basierte Nanomedizin zu entwickeln, die pharmazeutischen Herstellungsstandards entsprechen.

3. BioTherNa  - Biomimetische thermoresponsive Nanomaterialien für effektivere Krebstherapien

Tumorzellen haben in der Regel eine erhöhte Temperatur von etwa 1-2°C im Vergleich zum umgebenden Gewebe. Durch die Verkapselung gefährlicher Wirkstoffe, können wir diese Krebsmedikamente gezielt an ihr Ziel transportieren. Die Hüllen bestehen aus einem temperaturkontrollierbaren Material, das von einem biomimetischen Konzept inspiriert ist und einem völlig natürlichen Prozess der Doppelhelix von DNA-Strängen nachempfunden ist. Dieser Ansatz soll durch gezielte und kontrollierte Freisetzung besser mit der herkömmlichen Chemotherapie vereinbar werden.

4. KmR - KONSORTIUM mRNA

Das vom BMWK geförderte Konsortium konzentriert sich auf die Verbesserung der Produktionskapazitäten sowie die Forschung und Entwicklung von Speziallipiden und anderen Hilfsstoffen für mRNA-basierte Arzneimittel. Wir bringen insbesondere das Know-how in der Formulierungstechnologie und der speziellen Nanoanalytik ein, um mikrotechnisch basierte Formulierungen zu entwickeln. Dazu gehört auch die skalierbare Herstellung neuartiger lipid- und polymerbasierter Transportsysteme für die mRNA-Verabreichung und Theranostische Systeme.

5. SFB 1552: Materialdesign durch Defektkontrolle

Die Ausnutzung von „Defekten“ ist z.B. für die Funktion von Halbleitern oder die Eigenschaften mechanischer Bauteile von entscheidender Bedeutung. Im Gegensatz dazu sind die Auswirkungen solcher Defekte in den Kolloidwissenschaften kaum erforscht. In einem interdisziplinären Sonderforschungsbereich der DFG wird gemeinsam mit der Johannes Gutenberg-Universität Mainz und dem Max-Planck-Institut für Polymerforschung an dieser Fragestellung geforscht. Unser Ziel ist es, verschiedene nanoskalige Kolloide als Defekte in Membranen einzubringen, deren Eigenschaften und Wirkungen zu beeinflus-sen und zu verstehen, um sie schließlich gezielt einsetzen zu können.

6. HybridCar:

In dem Projekt HybridCar wird eine Plattform für die Herstellung eines hybriden Nanocarrier Systems aus biogenen und synthetischen Nanocarriern entwickelt, für eine zielgerichtete und zugleich verträgliche Therapie.

7. ERDERA (The European Rare Diseases Research Alliance)

ERDERA wird von der Europäischen Union kofinanziert und vom französischen INSERM koordiniert. Ziel ist es, die Gesundheit und das Wohlbefinden der 30 Millionen Menschen zu verbessern, die in Europa mit einer seltenen Krankheit leben, indem Europa zu einem weltweit führenden Akteur in der Forschung und Innovation auf dem Gebiet der seltenen Krankheiten wird, um den Patienten mit seltenen Krankheiten durch bessere Vorbeugung, Diagnose und Behandlung konkrete gesundheitliche Vorteile zu bieten.
Mit dem Ziel, neue wirksame Therapien für seltene Krankheiten in der EU und darüber hinaus zuzulassen, besteht unsere Aufgabe darin, neue Arten von mRNA-Nanopartikeln wie LNP, extrazelluläre Vesikel (EVs) und Biohybride voranzutreiben und deren Skalierbarkeit gezielter und optimierter mRNA-Formulierungen zu demonstrieren.
 

 

 

Projektpartner:

  • BioNTech SE
  • Universität Leipzig
  • Johannes-Gutenberg-Universität Mainz
  • Lipoid GmbH
  • Fraunhofer IZI-BB
  • nanoPET Pharma GmbH
  • BASF SE
  • Institut für Translationale Immunologie (TIM)
  • Physikalisch-Technische Bundesanstalt

Patente

Thermorepsonsive Nanocarrier”:
Mixture, aqueous solution containing the mixture, and uses of the aqueous solution. DE Patent, WO Patent Application, Priority 01.03.2022

Microfluidic Liposome Production”:
Method and device for producing a liquid containing liposomes, and produced liquid, DE, EP, CN, IL and US Patent Applications, 19.11.2019

Dynamic Light Scattering on Flowing Dispersions”:
Method for determining the average particle size of particles which are suspended in a liquid and flowing medium, by means of dynamic light scattering, and a device therefore. DE, EP, CN and US-Patent, 04.07.2016

Single-Core, magnetic iron oxide Nanoparticles”:
Method for producing stable dispersible magnetic iron oxide single-core Nanoparticles, stable dispersible magnetic iron oxide single-core nanoparticles and uses of same. EP, US and CN Patent, 18.08.2015

 

Im Bereich Nanomedizin des Fraunhofer IMM denken wir nicht nur über die Zukunft der Medizin nach, wir machen sie zur Realität!

 

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Karriere und Schulungen

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