Marktbericht für Flüssigkeitshandhabungssysteme: Größe, Marktanteil und Trendanalyse nach Typ (Manuelle Flüssigkeitshandhabung, Automatisierte Flüssigkeitshandhabung, Halbautomatisierte Flüssigkeitshandhabung), nach Produkt (Automatisierte Arbeitsstationen, Pipetten, Dispenser, Büretten, Sonstige Produkte), nach Anwendung (Wirkstoffforschung, Krebs- und Genomforschung, Klinische Diagnostik, Sonstige Anwendungen), nach Endnutzer (Pharmazeutische und Biotechnologieindustrie, Auftragsforschungsinstitute, Akademische Einrichtungen, Sonstige Endnutzer) und nach Region (Nordamerika, Europa, Asien-Pazifik, Naher Osten und Afrika, Lateinamerika) – Prognosen für 2025–2033

Wachstumsfaktor für den Markt für Flüssigkeitshandhabungssysteme

Steigende Nachfrage nach Hochdurchsatz-Screening

Hochdurchsatz-Screening (HTS) ist ein automatisierter Prozess zur schnellen Identifizierung von Wirkstoffen, Antikörpern oder Genen. Die Ergebnisse liefern Anhaltspunkte für die Wirkstoffentwicklung und das Verständnis der Wechselwirkungen oder der Rolle identifizierter biochemischer Prozesse in biologischen Systemen. HTS wird im Rahmen der Wirkstoffforschung eingesetzt, um niedermolekulare Substanzen zu testen und so potenzielle Wirkstoffe für chronische Erkrankungen wie Krebs, HIV und Herzkrankheiten zu identifizieren. Die weltweite Prävalenz dieser Erkrankungen nimmt zu, was die Nachfrage nach HTS-Produkten erhöht. Der Anstieg chronischer Erkrankungen führt wiederum zu einem erhöhten Bedarf an verfügbaren Medikamenten. HTS in der Wirkstoffforschung nutzt Automatisierung, um die biologische oder biochemische Aktivität großer Mengen arzneimittelähnlicher Verbindungen schnell zu bewerten. Es hilft bei der Identifizierung von Liganden, Rezeptoren, Enzymen, Ionenkanälen oder anderen pharmazeutischen Zielstrukturen.

Bei der Bekämpfung neuer Infektionskrankheiten, für die es noch keine spezifischen Medikamente oder Impfstoffe gibt, kann die Effektivität des Hochdurchsatz-Screenings (HTS) schnell Wirkstoffkandidaten mit klinischem Potenzial aufdecken. Auch die Suche nach pharmakologischen Behandlungen für COVID-19 wurde durch den offenen Zugang zu HTS-Laboren beflügelt. Kürzlich wurde entdeckt, dass die Kombination von Hochdurchsatz-Screening, virtuellem Screening und strukturorientiertem Wirkstoffdesign ein effektiver Weg ist, antivirale Wirkstoffkandidaten für COVID-19 zu finden. In Europa arbeitet EU-OpenScreen, das europäische Pendant zur Initiative der US-amerikanischen National Institutes of Health, ebenfalls daran, allen europäischen Organisationen im Bereich der chemischen Biologie offenen Zugang zu ermöglichen. Es entstehen zudem Netzwerke von HTS-Zentren, die darauf abzielen, wertvolle Informationen über Verbindungen, Zielstrukturen oder den gesamten Prozess auszutauschen. Offener Zugang bietet eine bessere Plattform für den Wissensaustausch und kann zur Optimierung des gesamten Prozesses beitragen, was die Nachfrage nach HTS-Technologie bei Endanwendern steigern kann. Die steigende Nachfrage nach HTS fördert die Automatisierung von Prozessen, die die Arzneimittelentwicklung und den Einsatz von Flüssigkeitshandhabungssystemen unterstützen. Dies dürfte das Marktwachstum im Prognosezeitraum ankurbeln.

Steigende Investitionen in Arzneimittelentwicklung und Forschung

Die Ausgaben von Pharmaunternehmen für Forschung und Entwicklung sind über die Jahre gestiegen. So investierte Pfizer beispielsweise 2015 7,69 Milliarden US-Dollar in Forschung und Entwicklung, 2020 waren es bereits 9,405 Milliarden US-Dollar. Laut einem 2020 in der Fachzeitschrift „Molecules“ veröffentlichten Forschungsartikel genehmigte die US-amerikanische Arzneimittelbehörde FDA zwischen 2015 und 2019 insgesamt 208 neue Medikamente (150 neue chemische Substanzen und 58 Biologika), darunter 15 Peptide oder peptidhaltige Moleküle. Dies verdeutlicht die Vielzahl an Medikamenten, die derzeit entwickelt werden, und den damit einhergehenden steigenden Bedarf an Flüssigkeitshandhabungssystemen.

Laut einer in BioPharma Trend 2020 veröffentlichten Studie hat die Pharmaindustrie einen rasanten Fortschritt im Bereich der künstlichen Intelligenz (KI) für die Wirkstoffforschung erlebt. Diese Entwicklung dürfte die Investitionen in Forschung und Entwicklung zur Identifizierung neuer Wirkstoffziele weiter steigern. Biotech-Investoren investieren zudem verstärkt in KI-basierte Methoden der Wirkstoffforschung und erweitern den Einsatz automatisierter Flüssigkeitshandhabungssysteme. Sie sind zunehmend optimistisch hinsichtlich des Potenzials von KI in der Wirkstoffforschung. Aufgrund zahlreicher bahnbrechender Innovationen bei der Entwicklung hochwirksamer Medikamente gegen verschiedene chronische Krankheiten investieren die meisten Investoren nun verstärkt in die Wirkstoffforschung und -entwicklung. Infolgedessen haben Pharmaunternehmen ihre Investitionen in die Arzneimittelentwicklung und -forschung erhöht, was weltweit zu einem verstärkten Einsatz von Flüssigkeitshandhabungssystemen geführt hat.

Marktbeschränkung

Mangel an Fachkräften in Entwicklungsländern

Der Mangel an Fachkräften wirkt sich negativ auf den untersuchten Markt aus, da Labore in der pharmazeutischen und biotechnologischen Industrie mit kleineren Flüssigkeitsvolumina und komplexeren, mehrteiligen Tests arbeiten, darunter Verdünnungsreihen und PCR-Assays. Hierbei können Ungenauigkeiten von nur einem Mikroliter gravierende Folgen haben. Da Mikrolitermengen empfindlicher auf Volumenschwankungen reagieren, kann die Variabilität der Anwender die Forschungsergebnisse erheblich verfälschen. Mehrere Gründe tragen zum Fachkräftemangel in diesem Markt bei. Es besteht ein Bedarf an mehr Wissen über berufliche Möglichkeiten in Laboren, da relativ wenige Menschen die Vielfalt der Karriereoptionen im medizinischen Bereich in Entwicklungsländern kennen. All diese Faktoren hemmen das Marktwachstum.

Marktchance

Technologische Fortschritte bei automatisierten Flüssigkeitshandhabungssystemen

Die Automatisierung hat moderne wissenschaftliche Labore revolutioniert, indem sie kritische Aspekte wie Geschwindigkeit, Genauigkeit, Präzision und Effizienz optimiert. Schnelles und wiederholtes Flüssigkeitshandling ist oft der Schlüssel zu wissenschaftlichen Tests in der Gesundheitsforschung oder der Arzneimittelentwicklung. Daher sind automatisierte Flüssigkeitshandhabungsgeräte, die Präzision und Geschwindigkeit bei kleinen Reagenzienmengen gewährleisten, unerlässlich. Unternehmen entwickeln kontinuierlich innovative Produkte, die den Kundenanforderungen und den Herausforderungen spezifischer Forschungsanwendungen entsprechen. Zu den entscheidenden Kriterien für die ständige Verbesserung zählen Flüssigkeitstyp, Volumenbereich, Beschaffenheit der zu handhabenden Flüssigkeit, Anwendungsumfang, Genauigkeit und Dosierrate. Weitere Schwerpunkte sind die Bewältigung von Herausforderungen wie problematischen Einwegspitzen, nicht unabhängiger Kanalverteilung und eingeschränkten Plattformen.

Automatisierte Flüssigkeitshandhabungssysteme leisten bereits wertvolle Dienste für Forscher und erfreuen sich rasant wachsender Beliebtheit. Im Januar 2019 brachte Formulatrix mit dem FLO I8 Liquid Handler die nächste Generation von Flüssigkeitshandhabungsgeräten auf den Markt. Diese basieren auf einer einzigartigen mikrofluidischen Verdrängungstechnologie und ermöglichen dank Sensoren eine dynamische Flüssigkeitsstandsmessung ohne vorherige Definition von Vertiefungsprofilen in Laborgefäßen. Moderne Flüssigkeitshandhabungssysteme haben signifikante Fortschritte in der Genauigkeit und Präzision bei geringen Volumina erzielt, was nicht nur die Zuverlässigkeit experimenteller Ergebnisse erhöht. Arbeitsabläufe werden durch die Möglichkeit, Flüssigkeiten im Nanoliter- oder sogar Pikoliterbereich zu manipulieren, kompakter und effizienter. Die Fortschritte und technologischen Entwicklungen bei automatisierten Flüssigkeitshandhabungssystemen treiben das Marktwachstum weiter an.

Regionalanalyse

Nordamerika dominierte den Marktanteil und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 6,7 % wachsen. Die USA sind weltweit führend bei den Ausgaben für Forschung und Entwicklung in den Bereichen Biowissenschaften, Pharmazeutika und analytische Chemie. Sie gehören zu den größten Märkten für Wirkstoffe und Fertigarzneimittel, für deren Herstellung Flüssigkeitshandhabungssysteme eingesetzt werden. Da Flüssigkeitshandhabungssysteme in der Wirkstoffforschung, der Krebsforschung und der klinischen Diagnostik weit verbreitet sind, wird erwartet, dass sich das Wachstum dieser Branchen positiv auf den Markt auswirkt. Weitere Faktoren wie die Zunahme von Infektionskrankheiten und chronischen Erkrankungen, Investitionen großer Unternehmen und eine höhere Anzahl von Produkteinführungen durch Marktteilnehmer dürften das Marktwachstum zusätzlich ankurbeln.

Europa

Europa ist die zweitgrößte Region. Bis 2031 wird ein Marktvolumen von 2160 Millionen US-Dollar erwartet, was einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 6,5 % entspricht. Das deutsche Gesundheitssystem bietet Patienten Zugang zu technologisch fortschrittlichen Produkten und ist daher für die meisten Hersteller von Diagnostikprodukten ein wichtiger Zielmarkt. Hohe staatliche Investitionen, die Zunahme chronischer und infektiöser Erkrankungen sowie die steigende Anzahl von Produkteinführungen zählen zu den Wachstumsfaktoren. Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Infektionskrankheiten wie COVID-19, Diabetes und Nierenerkrankungen stellen eine enorme Belastung für das Gesundheitssystem dar. Laut einem 2018 in PLoS One veröffentlichten Artikel mit dem Titel „Wer ist wo von chronisch obstruktiver Lungenerkrankung bedroht? Eine räumliche epidemiologische Analyse von Krankenversicherungsansprüchen für COPD in Nordostdeutschland“ liegt die Prävalenz der chronisch obstruktiven Lungenerkrankung (COPD) zwischen 1,3 % und 13,2 % und könnte bis 2030 um 24 % ansteigen. Nach Angaben der Johns Hopkins University wurden in Deutschland bis zum 1. Juni 2021 rund 3.692.908 bestätigte COVID-19-Fälle und etwa 88.781 Todesfälle gemeldet. Dies führte zu einem massiven Anstieg der Forschung und damit zu einer erhöhten Nachfrage nach Flüssigkeitshandhabungssystemen.

Der asiatisch-pazifische Raum ist die drittgrößte Region. Die verstärkten Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten im Bereich der Arzneimittelentwicklung kurbeln das Marktwachstum an. Im November 2019 kündigte AstraZeneca die Gründung seiner Zentren für Arzneimittelforschung und Künstliche Intelligenz in China an. Das Pharmaunternehmen erhielt eine Milliarde US-Dollar zur Förderung biotechnologischer Innovationen in China. Automatisierte Flüssigkeitshandhabungssysteme sind zu einem unverzichtbaren Werkzeug in der Arzneimittelforschung geworden, insbesondere bei Screening-Kampagnen mit Millionen von Verbindungen. Die zunehmende Forschung im Bereich der Arzneimittelentwicklung führt zu einem verstärkten Einsatz von Flüssigkeitshandhabungssystemen in China. Im Dezember 2020 investierte die japanische Daiwa Securities Group 14 Milliarden Yen in die Arzneimittelforschung in China. Solche Investitionen in die Arzneimittelforschung und -entwicklung fördern das Marktwachstum in der Region.

Typeneinblick

Der Marktanteil automatisierter Systeme wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 5,5 % wachsen. Insbesondere die Automatisierung des Liquid Handlings wird die Leistung von Hochdurchsatzlaboren kosteneffizient verbessern. Automatisierte Liquid-Handling-Geräte reduzieren den Zeitaufwand für repetitive Pipettieraufgaben unabhängig vom Durchsatz. Diese Geräte sind so kompakt, dass sie auf Labortischen, in Sicherheitswerkbänken, Anaerobierkammern und Standardabzügen Platz finden. Dank ihrer kompakten Größe und offenen Bauweise lassen sie sich problemlos mit verschiedenen Erweiterungen integrieren, darunter Heiz- und Kühlnester, Inkubatoren, Magnetpartikel-Nester, automatisierbare Zentrifugen, Mikroplattenlesegeräte und vieles mehr. Diese fortschrittlichen Funktionen automatisierter Liquid-Handling-Systeme werden voraussichtlich das Wachstum dieses Segments beflügeln. Die genannten Faktoren dürften somit zu einem stetigen Wachstum des untersuchten Marktes beitragen.

Produkt-Einblicke

Das Segment der automatisierten Workstations hatte den größten Marktanteil und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 8,3 % wachsen. Automatisierte Workstations werden zunehmend in Laboren eingesetzt, um Leistung und Produktivität zu steigern. Die Automatisierung von experimentellen Abläufen, die traditionell von Wissenschaftlern durchgeführt wurden, kann die Reproduzierbarkeit und den Durchsatz erhöhen. Die kontrollierte Roboterbewegung trägt außerdem dazu bei, Abweichungen bei manuellen Techniken durch verschiedene Mitarbeiter zu minimieren. Modulare Workstations lassen sich zudem an spezifische Anwendungen anpassen, beispielsweise an die Probenvorbereitung für Genomik, Proteomik, Zellanalyse und mehr. Biologische Forschungslabore und Labore für die Arzneimittelentwicklung gehören zu den Laboren, die durch den Einsatz einer multifunktionalen, automatisierten Liquid-Handling-Workstation die Probenkontamination reduzieren und Personal für andere Aufgaben freisetzen können. Der zunehmende Automatisierungsgrad in Forschungslaboren und die steigende Anzahl von Produkteinführungen durch namhafte Anbieter werden das Wachstum des untersuchten Segments voraussichtlich weiter vorantreiben.

Anwendungseinblicke

Das Segment der Wirkstoffforschung dominierte den Markt und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 8,3 % wachsen. Die weltweit zunehmende Belastung durch chronische Krankheiten führte zu verstärkten Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten von Pharma- und Biotechnologieunternehmen zur Entdeckung neuer Therapien, was das Wachstum des untersuchten Segments voraussichtlich weiter ankurbeln wird.

Endnutzer-Einblicke

Das Segment der Pharma- und Biotechnologiebranche dominierte den Markt und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 8,3 % wachsen. Die steigende Nachfrage nach der Entwicklung neuartiger Therapien zur Behandlung verschiedener chronischer Erkrankungen treibt den Einsatz fortschrittlicher Flüssigkeitshandhabungssysteme durch Pharma- und Biotechnologieunternehmen in der Wirkstoffforschung voran, was das Wachstum des untersuchten Marktes voraussichtlich begünstigen wird.