Az Energiatudományi Kutatóközpont Műszaki Fizikai és Anyagtudományi Intézetének (EK MFA) kutatói, az Aedus Space Kft.-vel együttműködve, egy nemzetközi konzorcium tagjaiként olyan új, mikroszkopikus környezetben alkalmazható optikai és elektrokémiai szenzorokra épülő módszert fejlesztettek, mely elősegíti a mikrofluidikai „Organ-on-Chip” rendszerekben kialakított sejtkultúrák kémiai környezetének és metabolizmusának közvetlen feltérképezését, és ezen keresztül a betegségek mechanizmusainak megértését. A ki fej lesz tett technológia jelentősen hozzájárulhat a gyógyszerhatóanyag-vizsgálatok fel gyorsításához, de az állatkísérletek kiváltásához is.
Napjainkban a gyógyászat, a farmakológia és az elektronika határai egyre inkább elmosódnak.
Ezeknek a területeknek a metszetében fejlődő innovatív technológiák hatalmas előrelépést jelentenek az ipar és a társadalom számára is a jobb, hatékonyabb és megfizethetőbb egészségügy irányába. A mikroés nanoelektromechanikai (MEMS, NEMS) rendszerek alkalmazása lehetővé teszi az analitikai rendszerek miniatürizálását, illetve különböző érzékelési, kiolvasási, beavatkozási, illetve mintapreparációs funkciók integrálását is.
A nagy érzékenységű, multifunkcionális, de mégis kompakt méretű „okos” eszközök pedig kiterjesztik az orvostechnikai és farmakológiai ipar lehetőségeit, felgyorsítják a diagnosztikai döntéshozatalt, a gyógyszerhatóanyagteszteket.
A gyógyszeripar a kémiai és biológiai hatóanyagok kutatására, fejlesztésére és tesztelésére fókuszál, amelyek hatékonyságát párhuzamosítható in vitro biológiai elemzésekkel, vagy roppant költséges in vivo klinikai vizsgálatokkal validálják napjainkban.
Ezek alternatívájaként jelentek meg az Organ-on-Chip eszközök, amelyek humán sejteket képesek mikrofluidikai rendszerekben kontrolláltan életben tartani és érzékelőkkel folyamatosan figyelni, emberi szervek alapkultúráit megalkotva és a szerv alapvető funkcióját lemásolva. Ezek az eszközök jobb reprezentatív modellt adhatnak a gyógyszertesztekhez, mint a tenyésztett sejtkultúrák vagy az állatkísérletek.
Még a Covid-19 berobbanása előtt szerveződött az a Philips Research (Eindhoven) által vezetett 66 tagú, 12 országot képviselő nemzetközi konzorcium, illetve Moore4Medical (Accelerating Innovation in Microfabricated Medical Devices) projekt, melynek egyikcélja az volt, hogy komplex, standardizált eszközt hozzon létre, amely számottevően felgyorsíthatja a gyógyszerek fejlesztését és gyógyászati alkalmazását. A pandémia erre az igényre határozottan ráerősített, és felgyorsította az ilyen irányú fejlesztéseket.
A Moore4Medical projekt keretében egy fejlett szövettenyésztő tálca prototípusa (Smart MultiWellPlate – SMWP) valósult meg, amely mikrofluidikai és elektronikai infrastruktúra kombinálásával – a biotechnológiai és gyógyszeripar által is standard módon használható rendszer formájában – integrálta a speciális OrganonChip eszközöket.
Az Aedus Space Kft. az Organ-on-Chip eszközöket befoglaló mikrofluidikai rendszer ipari gyártástechnológiájának kifejlesztésében vett részt, nagy precizitású lézeres hegesztési megoldások adaptálásával. Az Energiatudományi Kutatóközpont Mikrorendszerek Laboratóriumában a sejtkultúrák kémiai környezetének és a sejtek metabolizmusának folyamatos monitorozását lehetővé tevő, a mikrofluidikai rendszerekkel kompatibilis és integrálható optikai és elektrokémiai szenzorok fejlesztését és alkalmazását végezték.
Elkészült az optikai mérőrendszer prototípusa, mely integrálja a hazai fejlesztésű technológiákat, és alkalmas a tápfolyadékok releváns összetevőinek meghatározására, a célmolekulák optikai abszorpciós spektrumainak azonosításával. A konzorcium által fejlesztett „okos” szövettenyésztő tálca modulárisan integrálja a rendszerrel kompatibilis mikrofluidikai küvettát (miniatűr laboratóriumi edény, mellyel oldatok optikai tulajdonságait mérik – a szerk.), optikai sugárzót és érzékelőt, illetve jelfeldolgozó elektronikát, melyek a Mikrorendszerek Laboratórium mikrofluidikai szerkezetek és infravörös LED-források fejlesztésében szerzett tapasztalatán alapulnak. Az optikai mérőrendszerrel kompatibilis polimer mikrofluidikai kazetták gyártástechnológiáját a hazai partnerek a holland Micronit B.V. (Enschede) céggel közösen dolgozták ki.
A Moore4Medical projekt a Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Alap (2019-2.1.3-NEMZ_ECSEL-2020-00005), valamint az Európai Unió (H2020-ECSEL-2019-IA-876190) társfinanszírozásában valósult meg.
Forrás: Innotéka