AutoRAPID-Projekt entra en la recta final: exitosa prueba de pedido en Erlangen

El Prof. Jochen Guck (izquierda) y el Dr. Jens Langjürgen (derecha) inspeccionan la estructura del proyecto AutoRAPID. © MPL/Foto: Susanne Veiezens, MPL

El proyecto AutoRAPID combina el conocimiento de medición biofísico del MPL con la experiencia técnica de los científicos del IPA en automatización de procesos. © MPL/Foto: Susanne Veiezens, MPL

La medición totalmente automatizada de propiedades biofísicas de cientos de muestras celulares en solo unos días es el objetivo del proyecto de cooperación »AutoRAPID«, en el que científicos del Instituto Max-Planck para la Física de la Luz (MPL) en Erlangen y del Instituto Fraunhofer para Tecnología de Producción y Automatización (IPA) en Mannheim colaboran de manera interregional. Para ello, los científicos han construido por primera vez con éxito los componentes individuales de los biofísicos y de los ingenieros de automatización en Erlangen.

Investigadores del Departamento de Optomecánica Biológica del MPL, dirigidos por el Prof. Jochen Guck, han desarrollado un método de medición biofísica que les permite caracterizar mecánicamente de manera individual una gran cantidad de células con una velocidad de medición de 100 a 1000 células por segundo. De este modo, pueden demostrar, por ejemplo, que las propiedades biomecánicas de células alteradas patológicamente difieren significativamente de las células sanas. El método de medición desarrollado por ellos, llamado «Rapid physical phenotyping in deformational flow» — en español «Fenotipado físico rápido en flujo deformacional» — abreviado como »RAPID«, no solo da nombre al proyecto, sino que también define su programa: se trata de acelerar al máximo la velocidad de medición. El objetivo del proyecto AutoRAPID es convertir el método de medición microfluídico en un sistema de análisis totalmente automatizado y validado.

En este proceso, las células fluyen a través de un canal que tiene solo unos pocos decenas de micrómetros de ancho para probar su deformabilidad. Los investigadores buscan a largo plazo medir los efectos de parámetros variables, como medicamentos, en las propiedades físicas de las células y utilizar este conocimiento para enfoques terapéuticos. Ahora, la estructura integrada se ha instalado por primera vez en Erlangen y se ha verificado la interacción de la automatización del proceso, desde la toma de muestras hasta los métodos de análisis óptico.

Prototipo para la automatización de la medición biofísica celular completamente funcional

Los componentes individuales del proyecto AutoRAPID se ensamblaron con éxito en un sistema común a partir de un pedido conjunto de ambos grupos de investigación y se sometieron a una prueba de funcionamiento. La experiencia en métodos de medición en biofísica la aporta el equipo de investigación del Prof. Jochen Guck, director del MPL.

En la configuración concreta, el microchip fluido desarrollado por ellos se combina con métodos de medición óptica. Los científicos pueden analizar las propiedades físicas de las células mediante un sistema de flujo elaborado y enfocar las mediciones según sea necesario.

Los científicos del Fraunhofer IPA, en el equipo del Dr.-Ing. Jens Langejürgen, jefe del departamento de Tecnologías de Salud Clínica en Mannheim, aportan su competencia en automatización de procesos. Mientras que la medición manual convencional de una muestra ya requiere un tiempo de preparación laborioso de hasta 30 minutos por muestra, en el nuevo proceso automatizado de AutoRAPID se pueden analizar hasta 96 muestras en un día. Desde la toma de muestras y el llenado del microchip por un robot pipeteador, hasta el control del sistema de tres bombas y el análisis de las muestras, todos los pasos del proceso son programables de forma totalmente automática. Otra ventaja es el nuevo método de limpieza integrado desarrollado por AutoRAPID: el chip de un solo uso se reemplaza por un módulo de medición reutilizable y fijo.

El proyecto AutoRAPID, con una duración prevista de cuatro años, se encuentra actualmente en su tercer año (de investigación) y pasa a la fase final decisiva del proyecto. A finales de 2024, los científicos desean demostrar un dispositivo de medición validado que realice automáticamente miles de mediciones. Jochen Guck se muestra optimista: «Es genial ver cómo un objetivo que se planeó durante mucho tiempo finalmente se vuelve tangible. Pronto podremos realizar series de mediciones que hasta hace poco eran totalmente impensables». En el siguiente paso, el método de análisis automático se probará en la práctica y se someterá a pruebas exhaustivas en el uso diario. Jens Langejürgen está contento: «Gracias a la excelente colaboración en este proyecto, pudimos montar rápidamente una estructura de medición suficientemente automatizada para la fase de pruebas prácticas extensas en Erlangen. Al mismo tiempo, en Mannheim, tenemos una copia idéntica del sistema, lo que nos permite realizar pasos de optimización adicionales en paralelo. En el equipo de proyecto interdisciplinario, nos beneficiamos de las diferentes experiencias y enfoques».