Vanddråber som miniaturiserede reagensglas

Forskere fra Karlsruhe Institute of Technology (KIT) har udviklet laboratorieudstyr, der letter søgningen efter aktive stoffer og undersøgelsen af ​​celleprøver, reducere omkostningerne med en faktor på op til 100.

Behandlingsmetoder kan nu tilpasses bedre til patienternes individuelle behov. Forskere ved KIT har fundet en måde at udføre såkaldte high-throughput screeninger med tusindvis af prøver testet parallelt uden noget dyrt, komplekse robotsystemer, som hidtil har været nødvendige.

Kemiker Pavel Levkin fra KIT's Institut for Toksikologi og Genetik (ITG) og hans tværfaglige team har udviklet en overflade, hvorpå vandige opløsninger selv-arrangerer sig i tusindvis af separate dråber. "På en dråbe mikroarray (DMA), biologiske prøver såsom væv fra en biopsi kan udsættes for stofscreening, " siger teammedlem Simon Widmaier.

Hver enkelt dråbe bruges som reagensglas til biologiske forsøg. Pipetteringsrobotter og pipettespidser, der bruges i dag, er ikke længere nødvendige. "En individuel laboratoriemedarbejder kan udføre tusindvis af stofscreeningseksperimenter inden for få sekunder." Omkostningsreduktionspotentialet ved denne nye teknologi er enormt, ifølge Widmaier. "En pipetteringsrobot koster flere 10,- 000 euro og skal betjenes af en ekspert." Hvert pipettetrin alene koster fem til syv øre for en pipettespids.

Ved hjælp af en meget præcis UV-eksponeringsmetode, meget hydrofile og meget vandafvisende områder produceres på array-overfladen. Som resultat, størrelsen af ​​de dråber, der skal undersøges, kan variere mellem tre og 250 nanoliter (en nanoliter svarer til en milliardtedel af en liter). Ved brug af konventionelle mikrotiterplader med linjer og rækker af fordybninger, der kræves mindst 40 mikroliter (en milliontedel af en liter) reaktanter. "Anslået groft, en DMA forbruger tusind gange mindre reaktant. Da disse stoffer ofte er meget dyre - nogle er dyrere end guld - er dette en stor fordel for brugerne, " siger Widmaier.

I øvrigt, klassisk pipettering teknologi tillader ikke portionering af væsker med fint dispergerede faste stoffer, f.eks. celler, i nanoliter mængder. På den nye biologisk kompatible polymer, derimod eksperimenter er mulige med nogle få levende celler. Teknologien har store fordele ved screening af stam- og primærceller for stoffers effekt på menneskelige organer. Widmaier forventer, at screeningsresultater vil være mere pålidelige, og udvikling af medicin vil være meget billigere i fremtiden.

Forskerne ønsker også at gøre det nemmere for diagnostiske laboratorier at udføre persontilpassede stofscreeninger til f.eks. kræftbehandling. Sidst, men ikke mindst, store medicinalvirksomheders omkostninger vil blive reduceret. "DMA-teknologien løser det centrale problem med miniaturisering af celleeksperimenter og giver mulighed for screeninger af medicinske stoffer og mindste cellevolumener, et eksempel er biopsivæv fra patienter. Vi ønsker at udvikle, fremstille, og kommercialisere dråbemikroarrays, produktplatforme, og screeningssæt, og tilbyde dem til forskningsinstitutter, screeningscentre, og farmaceutiske virksomheder til cellebaseret stofscreening i forbindelse med personlig medicin, " siger Widmayer. De første prototyper bliver testet på markedet.