Chromatographie und das Labor der Zukunft Vier Trends, die auch Labore prägen

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Mehr nachhaltige Materialien nutzen, digitale Prozesse etablieren, Versorgungsketten absichern und agiler arbeiten – was aktuell viele Branchen beschäftigt, ist auch im Laborsektor relevant. Doch was verbirgt sich hinter diesen Entwicklungen und wie werden diese Trends die Labore von morgen formen?

Personalmangel, neue Technologien im Zuge der Digitalisierung und jetzt auch noch öffentlicher Druck durch die Corona-Pandemie: Die Laborbranche sieht sich permanent neuen Herausforderungen gegenüber, die oft langfristige Umgestaltungen mit sich bringen. So ist es auch bei den Trends, die die Branche im Jahr 2021 und darüber hinaus beschäftigen werden. Neben der Digitalisierung, rücken Themen im Bereich von Nachhaltigkeit, Supply-Chain-Management und Agilität immer stärker in den Fokus. Doch welche Auswirkungen werden diese Leitthemen auf die Laborbranche haben? Und wie können Forschungsleiter ihre Labore besser für die Zukunft aufstellen?

Trend 1: Nachhaltigkeit für Ruf und Rentabilität

181 Millionen Treffer bei Google: Nachhaltigkeit ist ein verbreitetes Buzzword, aber mittlerweile viel mehr als nur ein populärer Trend. Denn der verantwortungsbewusste Umgang mit endlichen Ressourcen ist zu einem Wirtschaftsfaktor geworden, der auch oder gerade im Laborsektor an Bedeutung gewinnt. Schließlich ist dort oft der Energiebedarf besonders groß, um beispielsweise Ultratiefkühlgeräte für die Probenlagerung zu betreiben. Mit Projekten wie der Freezer Challenge versucht man hier, Labormitarbeiter für das Thema Nachhaltigkeit zu begeistern. Ziel ist schließlich, den verhältnismäßig großen ökologischen Fußabdruck von Laboren zu verkleinern. Dabei spielt auch Müllvermeidung eine besondere Rolle. Da sich Kunststoffe aufgrund gesetzlicher Vorgaben aber nicht komplett vermeiden lassen, liegt die bestmögliche Lösung derzeit in der nachhaltigen Herstellung von Kunststoffen und den drei „R“: Reduce, Reuse, Recycle.

Bioplastik aus Mais und die Herstellung sowie Verwendung von recyclebaren Kunststoffen haben aktuell die Nase vorn. In der deutschen Life-Science-Branche hat sich in diesem Bereich aber noch mehr getan: So sind beispielsweise Pipettenspitzen verfügbar, deren Herstellung rund 40 Prozent weniger Plastik benötigt. Nachhaltig gestaltete Racks können mehrfach und ohne negativen Einfluss auf Stabilität, Form und Funktion autoklaviert und mit Nachfüllsystemen aufgefüllt werden. Nach mehrmaliger Verwendung können sie recycelt werden und so eine zweite Verwendung als ein anderes Kunststoffprodukt finden, etwa in Form von Tragetaschen oder Pflanzentöpfen.

Trend 2: Digitalisierung für effizienteres Arbeiten

Nachhaltigkeit und Digitalisierung sind die Leitthemen der Zukunft für Labore. Interessant wird es v.a. da, wo das „Labor 4.0“ als digitalisiertes und intelligent vernetztes Labor quasi als Nebeneffekt zu mehr Nachhaltigkeit führt. Beispielsweise vernetzt man heute schon mithilfe moderner Informations- und Kommunikationstechnik die Abläufe zwischen Menschen, Geräten, Anlagen, Sensoren und Produkten so, dass sie weitestgehend selbstorganisiert arbeiten. Dieser Ansatz ermöglicht es, Abläufe zu optimieren und effizienter – also auch ressourcenschonend und nachhaltiger – zu arbeiten.

Digitalisierung macht Laborarbeit auch deshalb nachhaltig, weil Versuche oft überhaupt nicht mehr gebraucht werden, weil alles am Computer errechnet wird. Mithilfe von LIMS (Labor-Informations- und Management-Systemen) wird auch die Organisation dahinter digitalisiert. LIMS sind aktuell die Lösung zum Datenmanagement in modernen Laboren, denn sie unterstützen die Arbeitsabläufe und die Datenverfolgung. Über Schnittstellen ermöglichen sie den Datenaustausch mit anderen Systemen. Vom kleinsten pH-Meter bis hin zu großen Analysegeräten, weiß bei einem vollständig implementierten LIMS jedes Gerät, was das andere braucht. Die dadurch entstehenden Datenmengen sind zwar riesig, ebenso riesig ist aber die Informationsvielfalt, die dem Laborteam zur Verfügung steht.

Transparenter, schneller, weniger fehleranfällig: Digitalisierung ist auf nahezu allen Ebenen der täglichen Laborarbeit ein wichtiger Schritt in die Zukunft. Informationen aus Tests sowie Forschungsergebnisse werden nicht mehr händisch aufgezeichnet. Während heute noch viele Laboranten dicke, vollgeschriebene und -geklebte Laborbücher kennen, sollen künftig alle Informationen ausschließlich digital aufgezeichnet werden. Digitalisierung bietet dabei viele Optimierungsmöglichkeiten. Denn Fragen wie „warum läuft das Experiment nicht so, wie wir es uns gewünscht haben?“ können durch die genaue Dokumentation, die einen besseren Überblick liefert, transparenter und schneller nachvollzogen und gelöst werden. So lassen sich beispielsweise verwendete Reagenzien und Verbrauchsmaterialien leichter nachverfolgen, sodass fehlerhafte Produkte schneller identifiziert werden können.

Damit bringt die Digitalisierung auch Forschungsarbeit voran. Vom Pipettenspitzen-Stecken über das Ausschneiden und Einkleben von Bildern – Investitionen in einen höheren Automatisierungs- und Vernetzungsgrad können helfen, viele zeitraubende und oft stupide Arbeitsschritte zu eliminieren. Zudem wird die Fehlerrate reduziert und die Arbeit dahingehend beschleunigt, dass weniger Zeit für Routinearbeiten aufgewandt werden muss. Das schafft mehr Raum für Planung, Literaturrecherche und zielgerichtetes, schnelleres Arbeiten.

Trend 3: Supply-Chain für Krisensicherheit

Corona, internationale Handelskonflikte, Strukturwandel: Diese und viele weitere Faktoren beeinflussen die Wettbewerbsfähigkeit und Effizienz von Laboren. Gutes Bestandsmanagement ist dabei nicht nur ein zentraler Faktor für erfolgreiches Wirtschaften, sondern unter dem Eindruck einer weltweiten Pandemie so wichtig wie nie zuvor. Deshalb gilt es auch im Laborsektor, Lieferketten abzusichern und sich auf Ausfälle vorzubereiten, so gut es geht.

Einen hohen Lagerbestand aufzubauen ist allerdings teuer. Daher wird es immer wichtiger für Hersteller, eigene Produktionsstätten zu betreiben, bei denen sie den Output an die Nachfrage anpassen und zeitweise erhöhen können. Wichtig ist es v.a., die Wege zu verkürzen. In einem globalen Wirtschaftskreislauf ist es allerdings schwierig, schnell eine vollumfänglich leistungsfähige Fabrik zu bauen. Hier spielen viele Faktoren eine Rolle – vom Rohstoff bis zum Zulieferer – und die Vorlaufzeiten sind lang. Anhand der Impfstoffdiskussion lässt sich das Problem gut erkennen: Es mangelt nicht an Aufträgen, sondern an Rohstoffen. Man kann nicht in ein paar Monaten die über Jahrzehnte gewachsene Globalisierung zurückdrehen und eine autarke Versorgung herstellen. Europäische Hersteller ziehen aktuell dementsprechend ihre Lehren aus der Coronakrise, um sich in Zukunft besser für solche Situationen aufzustellen.

Trend 4: Agilität für Effizienz und Entwicklungserfolg

Was ermöglicht Innovation? Wie werden Arbeitsräume effizienter? Auch diese Fragen bestimmen die Labore der Zukunft. Denn zum neuen Arbeiten gehören nicht nur Aspekte der Digitalisierung und der vernetzten Kommunikation, sondern auch neue Rahmenbedingungen in der Anordnung und Art von Laboreinrichtung sowie ein agiles Projektmanagement.

Agiles Projektmanagement bedeutet v.a. zielgerichtete Forschung durch andauernde Absicherung und regelmäßiges Feedback. Das Ziel: Schneller zu einem marktreifen Produkt oder Forschungsergebnis gelangen. In der angewandten Forschung berichten Doktoranden beispielsweise bereits regelmäßig über ihre Projekte und holen sich Feedback ein. Diese Mentalität ist in Wissenschaftskreisen schon lange etabliert. Projektmanagementsysteme können dennoch dazu beitragen, die Feedback-Kultur weiter zu optimieren, etwa indem sie immer wieder an bestimmte Schritte erinnern.

Laborkommunikation hat ihre Eigenarten: Laborkommunikation birgt dabei aber ihre Eigenarten und Kommunikationsschranken. Denn viele Labore sind so abgesichert, dass nicht jeder freien Zutritt hat. Erst recht nicht, wenn es sich um ein Sicherheitslabor handelt. Hier sind die Möglichkeiten der agilen Kommunikation weitestgehend auf das Operative beschränkt. Deshalb tauscht man sich in der Praxis an anderen Orten aus – etwa auf offiziellen wissenschaftlichen Plattformen, auf denen Seminare, Kongresse und ähnliche Veranstaltungen stattfinden.

Zu diesem Austausch, dessen größte Chance in der Serendipität liegt – also dem glücklichen Zufall, eine bahnbrechende Erfindung wie die des Penicillins zu tätigen – kann auch eine neue Form der Zusammenarbeit beitragen. Dafür darf man Labore nicht mehr nur als Notwendigkeitsraum sehen, sondern muss sie auch als Möglichkeitsraum auffassen. Denn unbestritten bleibt: Intensiverer Austausch treibt die Kreativität an, Mitarbeiter lernen gemeinsam und durch Erfahrungsaustausch mehr. Wer den Informationsfluss verbessert, verbessert die Effizienz – und öffnet neuen Entwicklungserfolgen die Tür.

* K. Ambos: Starlab International, 22143 Hamburg

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