Skalierbare Nanomedizin-Plattform für mRNA, LNP und kontinuierliche Nanoformulierungen

Nanopartikelbasierte Plattform für Gesundheitslösungen der Zukunft

Fraunhofer IMM entwickelt skalierbare Plattformen für die kontinuierliche Herstellung, Reinigung und Analyse von Nanoformulierungen, darunter mRNA-/LNP-Systeme. Unsere Technologie kombiniert Mikroreaktortechnik, Tangentialflussfiltration und Inline-DLS für reproduzierbare Prozessentwicklung vom Screening bis zum Scale-up.

 

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/ Poly-mersomen)
  • Hybride extrazelluläre Vesikel-Technologie
  • Nachgeschaltete Bioprozessierung
  • Magnetische Partikel-Bildgebung (MPI)
  • Hyperthermie (Magnetische Flüssigkeitshyperthermie)
     

 

 

Patente           Projekte          Weitere Informationen    

Geräteausstattung

Hauseigene Entwicklungen
(patentierte Technologie)

  1. Inline dynamische Lichtstreuung (DLS) – DLS on Flowing Dispersions (DE102016212164B3)
  2. Microfluidic Liposome Production (DE102020214601A1)
  3. Inline Magnetic Particle Spectroscopy (MPS) (entwickelt in Kooperation mit der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt - PTB)
  4. Micro-TFF – Tangentialflussfiltration für minimale Probenmengen - patent submitted 20.12.2024

 

Weitere Geräte

  1. Sunscreen - LNP Formulation Screening Gerät für unterschiedliche Nanoformilierungen
  2. Stunner AF – Hochdurchsatz Charakterisierung von Nanoformulierungen mittels DLS, UV/VIS und Fluoreszenz
  3. NanoFCM Flowanalyzer - Durchflusszytometrie zur Analyse einzelner Nanopartikelpopulationen
  4. 5200 Fragment Analyzer - Kapillarelektrophoretische Analyse und Größenbestimmung von DNA/RNA-Fragmenten
  5. Spark® Multimode Microplate Reader - Vielseitiger Reader für Absorptions-, Fluoreszenz- und Lumineszenzassays
  6. Liberty Blue 2.0 Microwave peptide synthesizer
  7. Zetasizer Ultra - Dynamische Lichtstreuung (DLS)
  8. 1260 Infinity II/6530 Q-TOF LC/MS
  9. 1260 Infinity II GPC/SEC
  10. CPS DC24000UHR Hochauflösende Scheibenzentrifuge
  11. Spark® Multimode-Mikroplatten-Lesegerät
  12. Libra® 120 - Transmissionselektronenmikroskopie (cryo-TEM)
  13. Expression-L Compact Massenspektrometer mit APCI / ESI

 

 

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.

zur Projektseite

 

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.

Laufzeit: 1.1.2022 - 31.12.2025

zum Leitprojekt RNAuto

 

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.

Laufzeit: 01.10.2020 - 31.03.2026

 

 

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.

Laufzeit: 01.01.2023 - 30.06.2027

zum Konsortium mRNA

 

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 beeinflussen und zu verstehen, um sie schließlich gezielt einsetzen zu können.

Laufzeit: 01.02.2023 - 13.01.2027

zur Seite des SFB 1552

 

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.

Laufzeit: 01.06.2024 - 30.11.2024

 

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.

Laufzeit: 01.09.2024 - 31.08.2031

zur Seite der Allianz

 

8. Smart-Form – Smarte, KI-gestützte Formulierungsentwicklung für effektive Nanotherapeutika

Im Projekt Smart-Form wird eine KI-gestützte Plattform entwickelt, um Formulierungsprozesse für Nanomedikamente zu optimieren und vorhersagbar zu machen. Ziel ist ein besseres Verständnis der komplexen Herstellungsprozesse. Aktuell erfolgen diese durch manuelle Trial-and-Error-Methoden. Formulierungen werden am Fraunhofer IMM analysiert und durch Variieren der Produktionsparameter ein umfassender Datensatz erstellt. Dieser wird vom Fraunhofer ITWM aufbereitet und in eine Simulation integriert, um die Herstellung effizienter und vorhersagbarer zu gestalten.

Laufzeit: 01.08.2024 - 31.12.2025

zur Pressemitteilung

 

9. ZellPro: Zelluläre Aufnahme und Prozessierung von RNA aus LNPs

Im KIWI-FuE-Projekt ZellPro werden neuartige Lipide und Lipidkomplexe entwickelt, die zu einer beschleunigten Zellaufnahme und hoher intrazellulärer Verträglichkeit für die darin umschlossenen Therapeutika führen sollen. Die neuen Wirkstofftransport-Systeme zielen dabei auf die Erkennung spezifischer Proteine auf der Oberfläche der Zielzellen, die bei der Aufnahme der Wirkstofftransport-Systeme in das Zellinnere mitwirken. Dafür werden Helferlipide mit Liganden funktionalisiert, die an diese spezifischen Proteine binden und so die zielgerichtete zelluläre Aufnahme, d. h. die Zellspezifität, verbessern.

FuE-Partner: BioNTech SE, Universität Leipzig, Johannes-Gutenberg-Universität Mainz, Fraunhofer-Institut für Mikrotechnik und Mikrosysteme, Fraunhofer-Institut für Zelltherapie und Immunologie, Institutsteil Bioanalytik und Bioprozesse

Laufzeit: 01.07.2023 – 30.06.2027

zur Projektseite beim BMWE

 

10. InnoCar: Innovative hybride und polymere Carrier als Lipidalternativen

Im KIWI-FuE-Projekt InnoCar werden neue Varianten polymerer Wirkstofftransport-Systeme für mRNA-basierte Therapeutika hergestellt und erprobt. Gegenwärtige mRNA-Impfstoffe nutzen Lipidnanopartikel, um mRNA zu umschließen, wobei die Lipide teils polymere Ketten aus Polyethylenglykol tragen. Diese können aufgrund erworbener Erkennungsreaktionen des Immunsystems zu Nebenwirkungen führen. In InnoCar werden neue nicht-immunogene „Stealth-Polymere“ entwickelt, die zudem zu einer Erhöhung der Lagerstabilität führen werden. Durch geeignete Funktionalisierung dieser neuen Polymere soll ein gewebsspezifisches Targeting erreicht werden. Zur Verkapselung der mRNA und neuartigen Hilfsstoffe in Nanopartikel wird ein kontinuierliches Verfahren angestrebt.

FuE-Partner: BioNTech SE, Johannes-Gutenberg-Universität Mainz, Fraunhofer-Institut für Mikrotechnik und Mikrosysteme, Fraunhofer-Institut für Zelltherapie und Immunologie, Institutsteil Bioanalytik und Bioprozesse

Laufzeit: 01.01.2023 – 30.06.2027

zur Projektseite beim BMWE

 

11. NanoMedFutur - Technologische Innovationen in der Nanomedizin für eine erfolgreiche Zukunft im globalen Kampf gegen Krebs

Im Fokus steht der Technologietransfer einer innovativen Formulierungsplattform für Nanotherapeutika, mit dem Ziel, die klinische Translation deutlich zu beschleunigen und zugleich kosteneffizienter zu gestalten. Darüber hinaus werden skalierbare und ortsunabhängige Produktionskonzepte entwickelt, um den breiten Einsatz nanomedizinischer Therapien zu ermöglichen. Durch strategische Kooperationen mit Industriepartnern und KMU wird der Weg hin zu Lizenzierung, Ausgründung und erfolgreichem Markteintritt gezielt beschleunigt.

Gefördert durch die Fraunhofer-Zukunftsstiftung verfolgt NanoMedFutur klar verwertungsorientierte Ziele im Sinne des Programms „Transfer für Globale Herausforderungen“.

 

Patente

“Thermoresponsive 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

Weitere Informationen:

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