Teknologi produksi sel 3D lebih aman dengan sensor cerdas berbasis AI untuk pemantauan secara real-time dalam bioreaktor. Solusi ini meningkatkan efisiensi, kepatuhan regulasi, dan inovasi industri bioteknologi Indonesia.
Pemantauan pertumbuhan agregat sel 3D yang didukung AI dalam bioreaktor berbasis suspensi
Penulis/editor: Rayendra L Toruan
mmINDUSTRI.co.id – Fraunhofer IBMT (sumber): Produksi model jaringan 3D berbasis sel punca atau stem cell kini menjadi fondasi penting dalam riset biomedis, pengujian obat, dan toksisitas tanpa uji coba pada hewan.
“Thank you for visiting mmindustri.co.id. Subscribe for the latest news and insight. Enter your email (Your email address will not be published)
Akan tetapi, kompleksitas proses dan mahalnya media kultur menjadikan kegagalan produksi sebagai risiko besar bisa terjadi. Menjawab tantangan tersebut, Fraunhofer Institute memperkenalkan platform sensor cerdas terintegrasi AI.
Hal itu memungkinkan quality control berkelanjutan atau continuous quality control langsung di dalam bioreaktor—sebuah pendekatan yang berpotensi mengubah standar produksi sel 3D secara global, termasuk bagi palaku industri di Indonesia.
Para peneliti Fraunhofer mengoptimalkan produksi model jaringan 3D dengan menggunakan platform sensor modular dan teknologi AI.
Solusi yang mereka hadirkan memungkinkan kontrol kualitas berkelanjutan dalam bioreaktor dan membuka perspektif baru bagi industri bioteknologi dan farmasi—tidak hanya terkait dengan pengujian obat tanpa menggunakan hewan.
Baik untuk skrining obat atau pengujian toksisitas, model jaringan 3D berbasis sel punca merupakan komponen penting dari penelitian biomedis.
Akan tetapi, produksi agregat sel dalam bioreaktor sangat kompleks dan mahal. Saat ini, kualitas hanya diperiksa di akhir proses – dengan risiko tinggi pemborosan waktu dan material.
Kegiatan di Pusat Kecerdasan Sensor Fraunhofer ZSI, para peneliti dari Institut Fraunhofer untuk Teknik Biomedis IBMT dan untuk Pengujian Non-Destruktif IZFP bersama-sama mengembangkan sistem sensor cerdas yang terus memantau dan mengoptimalkan seluruh proses manufaktur.
Fraunhofer IBMT menyumbangkan keahliannya dalam pengembangan teknik kultur sel yang dioptimalkan dan distandarisasi serta sistem model inovatif untuk penelitian sel punca.
Pengumpulan dan transmisi data sensor yang inovatif dan informasi yang diperoleh darinya diwujudkan oleh Platform Sensor Otonom Multimodal MAUS milik Fraunhofer IZFP.
Teknologi sensor yang harmonis, pernyataan kualitas yang jelas
Dalam proyek penelitian SpheroSense saat ini, tim Fraunhofer IBMT melengkapi bioreaktor komersial untuk spheroid sel 3D—model sel berbentuk bola yang dapat meniru jaringan—dengan dua lapisan sensor.
Sensor elektrokimia untuk glukosa, laktat, oksigen terlarut, pH, dan suhu memantau lingkungan sel. Kamera secara optik mengkarakterisasi agregat sel. Mereka terus menganalisis ukuran, jumlah, dan kualitas spheroid secara real-time. Hal ini menghasilkan kurva pertumbuhan yang memungkinkan penarikan kesimpulan tentang kondisi optimal.
Untuk kontrol kualitas optik, para peneliti menggunakan dua jalur kamera: kamera in-situ berfokus pada tabung berputar reaktor dan mendeteksi spheroid yang tersuspensi, sementara kamera lain menangkapnya saat ditarik melalui saluran mikrofluida.
AI terintegrasi mengidentifikasi dan mengklasifikasikan agregat sel dalam hitungan milidetik. Platform AI MAUS-Edge mengumpulkan semua data sensor, menganalisisnya langsung di lokasi, dan mentransfer hasilnya ke basis data.
Risiko lebih rendah, objektivitas lebih tinggi. Dengan solusi mereka, para ahli menghadirkan kontrol kualitas ke dalam produksi berkelanjutan—secara objektif, otomatis, dan hemat biaya, karena media untuk sel punca yang mahal dan budidayanya membutuhkan waktu.
“Kami menjamin evaluasi objektif melalui AI alih-alih penilaian subjektif, pemantauan berkelanjutan dan penyesuaian parameter proses secara prospektif, dan, yang terpenting, kompatibilitas dengan kontrol proses modern di sektor farmasi dan bioteknologi,” jelas manajer proyek Dr. Thomas Velten dari Fraunhofer IBMT.
“Solusi kami sesuai dengan konsep modern seperti Teknologi Analitik Proses (PAT) dan Verifikasi Proses Berkelanjutan, sebagaimana dipersyaratkan oleh FDA dan EMA.”
Sistem ini beroperasi tanpa label, artinya tidak diperlukan pewarnaan, dan spheroid tetap tidak rusak.
Kedaulatan data sejak awal
Keuntungan tambahan: Solusi ini beroperasi tanpa koneksi cloud, sehingga memenuhi persyaratan keamanan data tertinggi. Koneksi dimungkinkan berdasarkan permintaan meski secara default, data proses sensitif tetap berada di tangan klien.
Sistem ini dapat diadaptasi ke berbagai skenario aplikasi – mulai dari penelitian sel punca hingga produksi sel industri.
“Platform MAUS menawarkan pembuatan prototipe cepat untuk semua aplikasi pemantauan. Desain modularnya memungkinkan adaptasi yang fleksibel dan perluasan yang cepat dan mudah sesuai kebutuhan,” jelas Christoph Weingard, pengembang kecerdasan sensor dan mikroelektronika dari Fraunhofer IZFP.
“Untuk SpheroSense, misalnya, kami menerapkan modul radio dengan Bluetooth dan Near Field Communication (NFC) untuk membaca sensor di dalam tabung – tanpa kabel tambahan. Modul plug-in yang sesuai cukup dipasang – dan pemantauan dimulai.”
Seluruh sistem berhasil digunakan dalam operasi yang sedang berlangsung di Fraunhofer Center for Sensor Intelligence ZSI – dengan umpan balik langsung dari kolega yang memproduksi sel 3D.
Melalui proyek SpheroSense, Fraunhofer mengintegrasikan dua lapisan sensor dalam bioreaktor komersial untuk kultur sel 3D atau spheroid:
Sensor elektrokimia untuk memantau glukosa, laktat, oksigen terlarut, pH, dan suhu.
Sistem optik berbasis kamera dan AI untuk menganalisis ukuran, jumlah, dan kualitas spheroid secara real-time.
Seluruh data diproses langsung di lokasi dengan menggunakan MAUS-Edge AI Platform tanpa ketergantungan cloud.
Pendekatan ini tidak hanya mengurangi risiko kegagalan batch, tetapi juga menghasilkan evaluasi objektif dan dapat diaudit, selaras dengan konsep Process Analytical Technology (PAT) dan Continuous Process Verification yang diakui regulator seperti FDA dan EMA.
Bagi pelaku industri bioteknologi, farmasi, dan riset terapan di Indonesia, solusi ini menawarkan beberapa implikasi strategis seperti efisiensi biaya produksi karena monitoring real-time untuk mencegah pemborosan media kultur dan waktu produksi akibat kegagalan di akhir proses.
Sistem yang PAT-compliant memperkuat daya saing produk Indonesia untuk pasar internasional, dan keamanan dan kedaulatan data terjamin karena operasi tanpa cloud—menjawab kebutuhan industri sensitif terhadap keamanan data riset dan manufaktur.
Desain modular memungkinkan adaptasi cepat untuk riset, pilot plant, hingga produksi industri dengan catatan:
Pelaku industri farmasi dan biotech mengevaluasi integrasi sensor cerdas dan AI dalam proses bioproduksi untuk meningkatkan yield dan konsistensi kualitas.
Sedangkan lembaga riset dan universitas dapat manfaatkan pendekatan ini sebagai benchmark pengembangan laboratorium sel 3D dan teknologi animal-free testing.
Demikian pula pihak regulator dan pengambil kebijakan supaya mendorong adopsi standar PAT dan digitalisasi proses biomanufaktur untuk memperkuat ekosistem inovasi nasional.
Teknologi sensor cerdas berbasis AI dari Fraunhofer menandai pergeseran penting dari quality control reaktif menuju quality assurance proaktif dalam produksi sel 3D.
Adopsi pendekatan ini bukan sekadar peningkatan teknis, melainkan langkah strategis untuk memperkuat posisi industri bioteknologi nasional di rantai nilai global—lebih efisien, patuh regulasi, dan siap menghadapi masa depan biomanufaktur.
Para ahli mempresentasikan solusi temuan baru pada Analytica Expo di Munich, Jerman pada 24 – 27 Maret 2026. Silakan mendalami teknologi laboratorium, analitik, dan bioteknologi—merupakan gambaran menyeluruh tentang seluruh sistem: sensor, kamera, dan analisis data waktu nyata.
#SalamSobatmmINDUSTRI
This type of article is favored by our readers. Would your company willing to sponsor it? Kindly email us: business@mmindustri.co.id or fill this form
