La industria 4.0 y el cultivo de células madre

celula madre

© Foto: Bildschön GmbH

Generalmente asociamos el concepto de Industria 4.0 con la fabricación de automóviles, máquinas u otros bienes industriales, pero esta nueva manera de organizar los medios de producción está impulsando cambios fundamentales en otras actividades complejas, como es el caso del cultivo de células vivas, todo un desafío especial para la digitalización y creación de redes de equipos de producción.

Usando un equipo totalmente automatizado para la producción de células madre, los investigadores del Instituto Fraunhofer y asociados, han logrado ajustar el control del proceso para el crecimiento celular. Los socios del proyecto, denominado StemCellFactory; han puesto en marcha una línea de producción totalmente automatizada para el cultivo de células madre, que representa un cambio fundamental, si consideramos que hasta la fecha estas células son cultivadas por especialistas de laboratorio aplicando un proceso laborioso y lento; dependiendo el número y la calidad de las células madre cultivadas, de la experiencia de quien realiza el trabajo de laboratorio.

El proyecto apunta a desarrollar un equipo totalmente automatizado y modular, que permita lograr un alto rendimiento y una alta calidad de las células madre obtenidas; para lo cual los expertos debieron desarrollar el equipo y sus mecanismos de control enfrentando una serie de desafíos; como fue en una primera instancia conformar la red de los diferentes dispositivos biotecnológicos, como son un robot para el manejo de líquidos, un microscopio, una incubadora y un almacén automático para contenedores de células madre, de manera de permitir en primer lugar el uso de la tecnología de control de procesos.

“A pesar de los esfuerzos de la industria para establecer las interfaces uniformes para equipos de automatización de laboratorio, no existe todavía ninguna norma internacional para la creación de redes de los dispositivos utilizados”, dice el desarrollador Michael Kulik. “Eso significa que “plug and play” no es una opción, por lo que primero se tuvo que desarrollar un estándar propio antes de que pudiéramos integrar todo.”

Este enfoque consigue un grado muy alto de la creación de redes con el fin de permitir el intercambio de información entre la tecnología de control de proceso y el equipo de laboratorio. Eso a su vez era el requisito previo para ajustar de manera flexible el equipo a los procesos biológicos durante el trabajo.

El crecimiento celular es el factor decisivo. A medida que las células crecen en los recipientes de cultivo celular, se dividen una y otra vez; por lo que el robot alimentador tiene que distribuirlas de vez en cuando entre un mayor número de recipientes de cultivo.

Con este fin, el microscopio examina regularmente la densidad de crecimiento dentro de los vasos de cultivo de células. Una vez que se alcanza una densidad crítica, el microscopio envía una instrucción para realojar a las células; de manera que la propia producción tiene la capacidad de ajustarse a la situación del momento.

Una interfaz de usuario hace que sea muy fácil de controlar cada dispositivo incluido en el equipo y realizar modificaciones al proceso, mediante bloques preprogramados de instrucciones que se pueden arrastrar simplemente desde o hacia el menú de control. El personal puede elegir si desea utilizar el equipo en modo totalmente automático o de modo manual.

Esta tecnología desarrollada como parte de este proyecto StemCellFactory, también se puede aplicar a la fabricación de engranajes, tornillos, motores, etc.; de una manera totalmente automatizada. El software es escalable, pudiéndose adecuar por igual tanto para pequeñas como a grandes instalaciones de producción.

Fuente:

http://www.fraunhofer.de/content/dam/zv/en/press-media/2016/january/pi02_HM%20Preview_IPT_Adjusting%20production%20processes%20in%20real%20time.pdf

Video:

http://www.stemcellfactory.de/uploads/media/StemCellFactoryVideo.mp4

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stacruzricardo

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