AutoRAPID-Projekt fordul a célvonal felé: Sikeres próbarendelés Erlangenben

Prof. Jochen Guck (balra) és Dr. Jens Langjürgen (jobbra) vizsgálják az AutoRAPID-projekt felépítését. © MPL/Fotó: Susanne Veiezens, MPL

Az AutoRAPID-projekt ötvözi a MPL biofizikai mérési ismereteit az IPA tudósainak technikai szakértelmével a folyamatautomatizálásban. © MPL/Fotó: Susanne Veiezens, MPL

Az automatikusan végzett bioptofisztikai tulajdonságmérés több száz sejtkultúrában csupán néhány nap alatt a „AutoRAPID” együttműködési projekt célja, amelyben a Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts (MPL) Erlangen és a Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA Mannheim több helyszínen együttműködik. Ennek érdekében a tudósok először sikeresen felépítették a bioptofisztikus és az automatizálási mérnökök egyes komponenseit Erlangenben.

A MPL Biológiai Optomechanika Osztályának kutatói, Prof. Jochen Guck vezetésével, kifejlesztettek egy bioptofisztikai mérési módszert, amely lehetővé teszi, hogy egy nagy számú sejt egyedi mechanikai jellemzőit 100-tól 1000 sejt/sec mérési sebességgel határozzák meg. Így például igazolni tudják, hogy a kórosan megváltozott sejtek biomechanikai tulajdonságai szignifikánsan eltérnek az egészséges sejtekétől. A saját fejlesztésű mérési módszer, az úgynevezett „Rapid physical phenotyping in deformational flow” – magyarul „Gyors fizikai fenotípus-analízis deformációs áramlásban” – rövidítése „RAPID”, nemcsak a projekt nevében, hanem programként is szerepel: a mérési sebesség maximális felgyorsításáról szól. Az AutoRAPID projekt célja, hogy a mikrofluidikus mérési módszert teljesen automatikus, validált elemző rendszerbe integrálja.

Ebben a rendszerben a sejtek egy csatornarendszeren haladnak át, amely csupán néhány tíz mikrométer széles, hogy tesztelje a sejtek deformálhatóságát. A kutatók hosszú távon azt célozzák, hogy mérjék a változó paraméterek, például gyógyszerek hatását a sejtek fizikai tulajdonságaira, és ezeket az eredményeket terápiás megközelítésekhez hasznosítsák. Most először állították fel az integrált rendszert Erlangenben, és ellenőrizték a folyamatautomatizálás összhangját a mintavételtől az optikai elemzési módszerekig.

Az automatikus bioptofisztikai sejtmérés prototípusa teljeskörűen működőképes

A AutoRAPID projekt egyes építőelemeit mindkét kutatócsoport sikeresen összeszerelte egy közös mintarendszerbe, és működőképesség tesztelésen vették át. A mérési módszertani szakértelmet Prof. Jochen Guck kutatócsoportja, az MPL igazgatója biztosítja.

A konkrét felépítésben a saját fejlesztésű folyadék mikrochipet optikai mérési módszerekkel kombinálják. A tudósok a kifinomult áramlási rendszer segítségével elemzik a sejtek fizikai tulajdonságait, és különböző mérési célokra fókuszálnak.

A Fraunhofer IPA kutatócsoportja, Dr.-Ing. Jens Langejürgen vezetésével, az klinikai egészségügyi technológiák osztályától, hozzájárul a folyamatautomatizálási szakértelemmel. Míg a hagyományos manuális mintavétel akár 30 percet is igénybe vesz mintánként, az AutoRAPID automatizált folyamatával akár 96 mintát is elemezhetnek egy nap alatt. A mintavételtől és a mikrochip feltöltésétől a pipettázó robotig, a háromszivattyús rendszer vezérléséig és a minták elemzéséig minden folyamat lépés teljesen automatizálható programozással. Egy további előny az AutoRAPID által kifejlesztett integrált tisztítási eljárás: a korábbi egyszer használatos chipet egy tartós, többször használható mérési modul váltja fel.

A négy évre tervezett AutoRAPID projekt jelenleg a harmadik (kutatási) évében jár, és ez az utolsó, döntő szakaszába lép. 2024 végére a tudósok szeretnének bemutatni egy validált mérőeszközt, amely automatikusan hajt végre ezreket mérésen. Guck bizakodóan nyilatkozik: „Csodálatos látni, hogy egy régóta kitűzött cél végre kézzelfoghatóvá válik. Hamarosan olyan mérési sorozatokat végezhetünk, amelyek nemrég teljesen elképzelhetetlenek voltak.” A következő lépésben az automatikus elemzési módszert a gyakorlatban tesztelik, és a mindennapi alkalmazásban alaposan kipróbálják. Jens Langejürgen örömmel mondja: „Ezen a projektben kiváló együttműködésnek köszönhetően gyorsan kialakítottunk egy elég automatizált mérőrendszert az Erlangenben zajló kiterjedt gyakorlati teszteléshez. Ugyanakkor Mannheimben egy azonos rendszer másolata is rendelkezésünkre áll, amely lehetővé teszi további optimalizációs lépések párhuzamos végrehajtását. A közös interdiszciplináris projektcsapat különböző tapasztalatainak és megközelítéseinek köszönhetően profitálunk ebből.”