Industrie 4.0 09.04.2019, 07:00 Uhr

Personalisierte Hautcreme – auch in kleiner Stückzahl

Die personalisierte Medizin hat viele Arzneimitteltherapien revolutioniert. Jetzt zeigen Forscher des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, dass auch maßgeschneiderte Kosmetika möglich sind.

Abfüllung von Hautcreme

Abfüllung einer patientenindividuellen Kosmetik.

Foto: Fraunhofer IPA / Rainer Bez

Im Jahr 2017 lag der Umsatz im Markt mit Kosmetik- und Körperpflegeartikeln bundesweit bei rund 13,6 Milliarden Euro. Das berichtet Statista, ein Portal für Statistik-Informationen. Bis 2021 sollen es schätzungsweise 14,2 Milliarden Euro sein. Deutschlands Konsumenten sind bereit, viel Geld für Pflegeprodukte auszugeben. Doch der Markt ist schwer zu überblicken. Nicht nur Hauttypen spielen eine Rolle. Auch Umweltfaktoren, etwa die Temperatur, die Luftfeuchtigkeit, die UV-Exposition oder Luftschadstoffe, sind für die Auswahl optimaler Präparate wichtig. Jetzt zeigen Forscher von Skinmade, einer Ausgründung des Fraunhofer IPA, wie sich patientenindividuelle Kosmetika herstellen lassen.

Messung individueller Parameter

Die Entwicklung geht auf ein interdisziplinäres Team aus Programmierern, Ingenieuren, Maschinenbauern, Dermatologen, Pharmazeuten und Biologen zurück. Unter der Strategie Industrie 4.0 versuchten sie, die Produktion mit modernen Informations- und Kommunikationstechniken eng zu verzahnen. Dabei ist ein cyberphysisches Produktionssystem entstanden, inklusive Tools zur Messung und zur individuellen Produktion.

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Im ersten Schritt analysieren Mitarbeiter die Haut, speziell an der Stirn, der Wange und unterhalb des Mundwinkels. Sie bestimmen die Feuchtigkeit per Corneometrie: Über einen Sensor wird die Dielektrizitätskonstante oberer Hautschichten erfasst – ein Maß für den Wassergehalt. Per Sebumetrie lässt sich der Fettgehalt der Haut quantifizieren. Ein halbtransparenter Kunststofffilm wird bei Berührung mit dem Talg der Haut an den Kontaktstellen transparent. Die Transmission des Lichts dient als Maß für Lipide in der Haut. Außerdem werden Biomarker, also kleine Moleküle, detektiert, um den Hautzustand zu beurteilen. Die Hautelastizität kommt noch hinzu. Alle Parameter gehen danach in den Produktionsvorgang ein.

Schnell und wirtschaftlich produzieren

Hier spielt künstliche Intelligenz ihre Stärken aus. Programme wurden vorab mit Messwerten gefüttert. Nach diesem „Lernprozess“ (Machine Learning) errechnen Algorithmen die ideale Zusammensetzung von Produkten zur Hautpflege. Eine eigens entwickelte Cloudlösung überträgt alle Ergebnisse auf die Maschinensteuerung. Der Produktionsprozess beginnt.

Die Minifabrik in der Größe eines Kleiderschranks enthält nicht nur Software zur Maschinensteuerung, sondern auch alle Ausgangsstoffe, die Misch- und die Abfüllanklage. Am Ende halten Mitarbeiter das fertige Produkt in ihren Händen und zwar schon ab der Losgröße 1. Von der Datenübertragung bis zum fertigen Produkt vergehen nur sieben Minuten. Das macht Geräte sogar für den Einzelhandel interessant. Douglas-Filialen in Frankfurt, Hamburg und Sindelfingen bieten die patientenindividuelle Kosmetik bereits an. Ein Tiegel mit 30 Millilitern liegt bei 40 Euro. Das ist, gemessen an handelsüblichen Produkten, eher im unteren Durchschnitt.

Neue Geschäftsmodelle entstehen

Da sich unsere Haut recht schnell verändert, raten die Entwickler zu Messungen in mehrwöchigem Abstand. Auch hier sind sie um Ideen nicht verlegen. Außendienst-Mitarbeiter könnten nach einer Online-Buchung mit ihrem mobilen Messgerät direkt zu ihren Kunden fahren. Sie erfassen alle wichtigen Hautparameter vor Ort. Die Daten gehen in eine Cloud und dann weiter zum cyberphysischen Produktionssystem. Messungen wären auch ein Anreiz, um Kosmetikstudios oder Apotheken mit Kosmetiksortiment zu besuchen.

Damit nicht genug: Heute lassen sich Messsensoren gut miniaturisieren. Erwerben Kunden für wenig Geld eine Hardware-Komponente als Ergänzung zum Smartphone, könnten sie Analysen selbst durchführen und ihre Daten per App an die Produktionseinheit schicken. Bis 2020 soll es diese Möglichkeit geben.

Die Entwickler haben noch weitere Ideen. Ihr Pilotprojekt umfasst Hautpflege als wichtigstes Produkt im Kosmetikmarkt. Später sollen Cleanser, Tonikum und Serum die Palette erweitern. Besonders interessant wäre es, das passende Produkt für Menschen mit Hauterkrankungen zu entwickeln. Wer an Akne, an Allergien oder gar an Neurodermitis leidet, kommt mit Produkten „von der Stange“ oft nicht klar. Perspektivisch lässt sich das Prinzip auch auf dermatologische Rezepturen übertragen. Hautärzte verordnen wirkstoffhaltige topische Produkte, und eine Apotheke produziert die Präparate automatisch. Derzeit werden Rezepturen manuell von Mitarbeitern angefertigt, was viel Zeit und Geld kostet.

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Ein Beitrag von:

  • Michael van den Heuvel

    Michael van den Heuvel hat Chemie studiert. Unter anderem arbeitet er für Medscape, DocCheck, für die Universität München und für pharmazeutische Fachmagazine. Seit 2017 ist er selbstständiger Journalist und Gesellschafter von Content Qualitäten. Seine Themen: Chemie/physikalische Chemie, Energie, Umwelt, KI, Medizin/Medizintechnik.

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