AutoRAPID-Projekt se blíží ke svému cíli: Úspěšná zkušební objednávka v Erlangenu

Prof. Jochen Guck (vlevo) a Dr. Jens Langjürgen (vpravo) inspekční stavbu projektu AutoRAPID. © MPL/Foto: Susanne Veiezens, MPL

Projekt AutoRAPID kombinuje biověphysische Messkenntnisse MPL s technickým know-how vědců IPA v oblasti automatizace procesů. © MPL/Foto: Susanne Veiezens, MPL

Plně automatizované měření biofyzikálních vlastností stovek buněčných vzorků během pouhých několika dnů je cílem kooperativního projektu »AutoRAPID«, na kterém spolupracují vědci z Max-Planck-Institutu pro fyziku světla (MPL) v Norimberku a Fraunhoferova institutu pro výrobu a automatizaci IPA v Mannheimu, přičemž spolupráce je přeshraniční. K tomu vědci poprvé úspěšně sestavili jednotlivé komponenty biofyziků a automatizačních inženýrů v Norimberku.

Výzkumníci z oddělení biologické optomechaniky MPL pod vedením prof. Jochen Gucka vyvinuli biofyzikální měřicí metodu, která jim umožňuje individuální mechanické charakterizace velkého počtu buněk s měřicí rychlostí od 100 do 1000 buněk za sekundu. Díky tomu například dokážou prokázat, že biomechanické vlastnosti patologicky změněných buněk se významně liší od zdravých buněk. Základní vyvinutá měřicí metoda, nazývaná „Rapid physical phenotyping in deformational flow“ – česky „Rychlá fyzikální fenotypizace v deformativním toku“ – je v její zkrácené formě „RAPID“ nejen jménem projektu, ale i jeho programem: jde o maximální zrychlení měřicí rychlosti. Cílem projektu AutoRAPID je převést mikrofluidní měřicí metodu do plně automatizovaného ověřeného analytického systému.

Zde buňky procházejí kanálovým systémem, který je široký jen několik desítek mikrometrů, aby se testovala jejich deformovatelnost. Výzkumníci mají dlouhodobý záměr měřit dopady proměnlivých parametrů, například léků, na fyzikální vlastnosti buněk, a tyto poznatky využít pro terapeutické přístupy. Nyní byl integrovaný systém poprvé sestaven v Norimberku a byla ověřena spolupráce automatizace procesu od odběru vzorků až po optické analytické metody.

Prototyp pro automatizaci biofyzikálního měření buněk je plně funkční

Jednotlivé stavební komponenty projektu AutoRAPID byly úspěšně sestaveny do jednoho systému v rámci společné objednávky obou výzkumných skupin a podrobeny funkčnímu testu. Měřicí metodická expertiza z oblasti biofyziky pochází od týmu výzkumníků prof. Jochen Gucka, ředitele MPL.

V konkrétní konfiguraci je vlastní vyvinutý fluidní mikročip kombinován s optickými měřicími metodami. Vědci mohou analyzovat fyzikální vlastnosti buněk prostřednictvím propracovaného toku systému a podle potřeby je zaměřit na různé měření.

Vědci z Fraunhofer IPA v týmu Dr.-Ing. Jens Langejürgen, vedoucího oddělení klinických zdravotnických technologií v Mannheimu, přispívají svou odbornost v oblasti automatizace procesů. Zatímco tradiční manuální měření vzorku zabere až 30 minut na vzorek, v novém automatizovaném procesu AutoRAPID lze za jeden den analyzovat až 96 vzorků. Od odběru vzorků a naplnění mikročipu pomocí pipetovacího robota až po ovládání tříčerpadového systému a samotnou analýzu vzorků jsou všechny kroky plně automatizovatelné. Další výhodou je nově vyvinutý integrovaný čisticí systém AutoRAPID: dosavadní jednorázový čip je nahrazen trvale instalovaným víceúčelovým měřicím modulem.

Projekt AutoRAPID, plánovaný na čtyři roky, je nyní ve třetím (výzkumném) roce a přechází do klíčové poslední fáze projektu. Na konci roku 2024 vědci plánují představit ověřené měřicí zařízení, které automaticky provede tisíce měření. Jochen Guck vyjadřuje optimismus: „Je skvělé vidět, jak se dlouhodobý cíl konečně stává hmatatelným. Brzy budeme moci provádět řady měření, které byly nedávno ještě naprosto nepředstavitelné.“ V dalším kroku bude automatizovaná analytická metoda testována v praxi a v každodenním provozu, aby se ověřila její spolehlivost. Jens Langejürgen se těší: „Díky vynikající spolupráci v tomto projektu jsme rychle zřídili dostatečně automatizovanou měřicí sestavu pro rozsáhlé praktické testování v Norimberku. Současně máme v Mannheimu identickou kopii systému, což nám umožňuje paralelně provádět další optimalizační kroky. V rámci společného interdisciplinárního týmu těžíme z velmi odlišných zkušeností a přístupů.“