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.

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 mikro- és 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 gyógyszer­­hatóanyag-teszteket.

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 egyik célja 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 Organ-on-Chip 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.hu