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Laborplanung Der Weg vom Büro- zum Laborgebäude

Autor / Redakteur: Christian J. Grothaus* / Dipl.-Chem. Marc Platthaus

Laborräume erfordern spezielle gebäudetechnische Vorgaben. Daher ist deren Planung – gerade bei bestehender Infrastruktur – ein komplexer Prozess. Das Beispiel eines Münchner Laboranalytikdienstleisters beschreibt den Weg und die Hindernisse.

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1 Der Umbau von bestehenden Gebäuden in Laborräume muss extrem sorgfältig geplant werden. (Bilder: Medigenomix)
1 Der Umbau von bestehenden Gebäuden in Laborräume muss extrem sorgfältig geplant werden. (Bilder: Medigenomix)
( Archiv: Vogel Business Media )

Dienstleister der Laboranalytik-Branche bewegen sich in einem umkämpften Markt, so war beispielsweise unlängst in der Onlineausgabe der „Financial Times“ zu lesen, dass die Preise für die Dekodierung des menschlichen Genoms von 2,7 Milliarden Euro auf mittlerweile rund 50 000 Euro gesunken sind. Für die Anbieter solcher Dienstleistungen ist daher eine hohe Laboreffizienz nötig, damit neue Geschäftsmodelle probiert, Angebote und Produkte angepasst oder weitere Absatzmärkte ins Visier genommen werden können.

Zusammen mit den strategischen Aufgaben müssen sich häufig die zugehörigen Gebäude verändern. Tritt dieser Fall ein, steht das Management schnell vor der Frage, ob neu gebaut oder der vorhandene Bestand umgenutzt werden soll. Das Martinsrieder DNA-Analytikunternehmen Eurofins Medigenomix entschied sich seinerzeit dafür, ein Büro- zu einem Laborgebäude zu wandeln. Als Bestandteil der Unternehmenskonsoliderung wurden dazu zwei vormals räumlich getrennte Geschäftsteile der Eurofins-Gruppe in Nachbarbauten auf einem Campus lokalisiert.

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Eurofins Medigenomix hat sich auf DNA-Untersuchungen für die biomedizinische Forschung und Entwicklung spezialisiert. Die Analyse von DNA-Profilen und -Varianten (Polymorphismen) für Tier- und Pflanzenzucht, Lebensmittelindustrie und Gesundheitsvorsorge machen einen Teil des Spektrums aus. Für hiesige Ermittlungsbehörden ist das Unternehmen auch der größte private Partner bei der Erstellung von DNA-Profilen und selbst die britische Polizei greift mittlerweile auf dieses deutsche Know-how zurück. Darüber hinaus werden Auftragsuntersuchungen der DNA-Sequenz für „jedermann“ durchgeführt. Hierfür wurde mit rund 40 Prozent der größte Teil der neuen Flächen hergerichtet. Die Abteilungen für „Forensik“ und „spezielle DNA-Untersuchungen“ beanspruchen die übrigen 60 Prozent der Areale zu etwa gleichen Teilen.

Weitblickend hatte sich das Management bei Medigenomix entschieden, diesen Planungsprozess von Spezialisten durchführen zu lassen, was beileibe nicht die Regel ist. Mit den Bonner „Christoffel Laborexperten“ holte man sich ein Team ins Haus, das der Aufgabe gewachsen war. Darüber hinaus kam auf Bauherrenseite die Expertin für Laborprojekte, Dr. Geeske C. Mannhardt, als Interimsmanagerin zum Einsatz.

An Herausforderungen im Projekt mangelte es nicht, so beeinflusste z.B. die Tragkraft der Decken maßgeblich die Grundrisse und zugehörig die Platzierung der über 600 Maschinen und Geräte. Die Schachtquerschnitte für eine vertikale Führung der erforderlichen Medien reichten nicht immer und etliche Unterzüge verknappten die ohnehin schon geringen Geschosshöhen zusätzlich.

Neben diesen Besonderheiten, musste der Umbau bei laufendem Serverbetrieb durchgeführt werden, denn von den Rechnern hing die Produktion des gesamten Unternehmens ab. Präzise eingetaktet wurde ebenfalls die Vorabinbetriebnahme der Labore für die Akkreditierung der Forensik durch die Behörden, damit eine verzugslose Analysearbeit gewährleistet werden konnte.

Prozesshygiene

Die DNA-Proben werden in unterschiedlichen Formen angeliefert, d.h. in Form von Blut, ganzen Zellen oder aufgereinigt. Da das Material potenziell infektiös ist, unter-liegt dessen Verarbeitung den Bestimmungen der Biostoffverordnung Stufe 2. Einige spezielle Tätigkeiten werden gemäß der Gentechnik-Sicherheitsverordnung, ebenfalls in Stufe zwei, durchgeführt. Hierzu kommen biologische Sicherheitswerkbänke zum Einsatz, die gewährleisten, dass kein infektiöses Material in die Laborluft gelangt.

Proben, die aus Zellen oder Blut bestehen, müssen in einem ersten Schritt aufgereinigt werden. Da nach diesem Prozess keine kompletten Zellen und damit auch keine infektiösen Partikel mehr vorliegen, können alle weiteren Schritte ohne spezielle Sicherheitsvorkehrungen erfolgen.

Für die Sequenzierung, also die Aufschlüsselung der Reihenfolge der Basen in der DNA, wird eine bestimmte Menge an Untersuchungsgut benötigt. Die DNA muss also zunächst mithilfe der Polymerasekettenreaktion (PCR) vermehrt werden. Für diesen Schritt hält man in Martinsried rund 50 PCR-Geräte vor, die fast rund um die Uhr in Betrieb sind. Gelangt ein falscher „DNA-Schnipsel“ in diesen Prozess, liefert die Probe falsche Ergebnisse. Es ist daher wichtig zu gewährleisten, dass keine DNA-Produkte aus der PCR in die Probenvorbereitung gelangen.

Für die besonders sensitiven Bereiche der Probenvorbereitung wurden daher Zonen geschaffen, die abgeschleust sind und mit Überdruck betrieben werden. Dadurch können keine Produkte aus späteren Prozessschritten in die entsprechenden Räume gelangen. Insbesondere in der forensischen Abteilung sind die Prozessschritte darüber hinaus klar gegliedert und räumlich getrennt. Ihre lineare Anordnung verhindert eine Überkreuzung der Proben und eine Kontaminationsverschleppung vom Endprodukt in das Ausgangsmaterial.

Auch die Kleidung kann zu Verunreinigungen führen. Im laufenden Betrieb werden daher in jeder Zone spezielle Kittel mit unterschiedlichen Farben getragen. Die Anforderungen der staatlichen Ermittlungsbehörden gehen so weit, dass Kittel verschiedener Farben niemals gleichzeitig in einer Waschmaschine gewaschen werden dürfen.

Spezialfall Lüftung

Die eigentliche Sequenzierung wird in so genannten Sequenzern durchgeführt. Diese sensitiven Geräte können bis zu 96 Proben gleichzeitig bearbeiten und haben dabei eine elektrische Leistungsaufnahme von 2000 Watt. Ein spezieller Starkstromanschluss und eine Menge Abwärme sind die Folgen dieses Maschinenbetriebs.

Der vorgeschriebene, vierfache Luftwechsel wurde mittels textiler Verteilersysteme weitgehend zugerscheinungsfrei realisiert. Allein allerdings konnte er nicht dafür sorgen, dass die Temperaturen der Sequenzerräume unter den geforderten 24 °C blieben. Diese Aufgabe übernimmt nun eine fein gesteuerte Kühlungsanlage.

Die geringen Deckenhöhen des ehemaligen Bürobaus machten eine „unorthodoxe“ Anordnung der Lüftungsschächte an dessen Außenseiten nötig. Die Ab- wie Zuluft verläuft dabei auf je einer Seite der Fassade und wird geschossweise in die Räume geführt. Auf diese Weise vermeidet man die Kreuzung von Lüftungsrohren im Inneren und reduziert damit die notwendigen Montagehöhen deutlich.

Da forensische Proben einer bestimmten Aufbewahrungsfrist unterliegen, wurde außerdem im Untergeschoss ein Tiefkühlarchiv geschaffen, das bei -20 °C betrieben wird. So ist gewährleistet, dass die Rückstellproben auch in fünf bis zehn Jahren noch auswertbar sind.

Alle technischen Anlagen inklusive der Technikzentrale sind auf dem Dach angeordnet. Das sparte Platz und schuf im Gebäude die Möglichkeit, den ohnehin knappen Raum optimal für die Laborflächen zu nutzen.

Fazit

Die Frage nach Um- oder Neubau, hängt von vielen Faktoren ab. Ist sie zu Gunsten des Bestands gefallen, sollten sich die potenziellen Bauherren darüber klar sein, dass der Aufwand sich damit nicht etwa reduziert. Es gilt, zu improvisieren und auch vom Standardfall abweichen zu können. Nur ein erfahrenes Team auf Bauherren- wie Planerseite wird den gewünschten Erfolg erreichen können.

*C. J. Grothaus, Architekt und freier Autor, 10585 Berlin

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