Mikrofluidyka i biochip'y były szczególnie w centrum uwagi podczas COMPAMED 2019

„Na COMPAMED firmy zaprezentowały swoją obecność, aby udowodnić swoją innowacyjność i wytrzymać w coraz bardziej wymagającym otoczeniu rynkowym jako silni partnerzy dla przemysłu medycznego”, stwierdza Wolfram Diener, dyrektor zarządzający Messe Düsseldorf. W ścisłym równoległym towarzystwie do największej na świecie wystawy medycznej MEDICA, która odnotowała rekordową liczbę 5500 wystawców, również tegoroczna COMPAMED z prawie 800 wystawcami z 41 krajów odnotowała nowy rekordowy udział (termin: 18 – 21 listopada 2019). Kompletnie zapełnione hale 8a i 8b na terenie targowym w Düsseldorfie ponownie potwierdzają pozycję COMPAMED jako wiodącej międzynarodowej platformy dla dostawców. Tutaj kolejny raz odzwierciedlono istotne trendy w technologii medycznej z ich znaczeniem dla wcześniejszych etapów rozwoju i produkcji oraz podkreślono rolę dostawców jako ważnych motorów postępu medycznego.

Wyraźnym trendem w technologii medycznej jest nadal cyfryzacja, która jest nieodzowna szczególnie w przypadku urządzeń medycznych do mobilnej diagnostyki, terapii oraz sprzętu laboratoryjnego. „Mikrotechnologie są kluczem do cyfryzacji technologii medycznej”, podkreśla Dr Thomas Dietrich, dyrektor zarządzający stowarzyszenia IVAM ds. Mikrotechnologii. „Bez miniaturowych komponentów i procesów umożliwiających ultradokładną produkcję, urządzenia przenośne i sieciowe nie są możliwe”, dodaje Dietrich. Z tego powodu popyt na miniaturyzację komponentów medycznych nadal rośnie w szybkim tempie. Większość z 55 wystawców biorących udział w największym wspólnym stoisku COMPAMED, IVAM-Marktplatz >Hightech for Medical Devices<, działa właśnie w tej dziedzinie. Kluczowe obszary rynku obejmowały mikrofluidykę, sensorykę, mikroelektronikę oraz technologie optyczne. Szczególnie mikrofluidyka generuje ekscytujące nowe możliwości zastosowań.

Rewolucja w hodowli komórek

Nie mniej niż rewolucję w hodowli komórek zapowiada członek IVAM Micronit poprzez nowe hybrydowe systemy: pod nazwą „Organ-on-a-Chip” rozwija się multidyscyplinarne pole, w którym ludzka biologia komórkowa i mikrofluidyka łączą się na architekturze Lab-on-a-Chip. Urządzenia Organ-on-a-Chip składają się z platformy mikrofluidycznej, dzięki której użytkownicy mogą dostosować wysoko biomedyczny system w sztucznym środowisku. Chipsy do hodowli komórek symulują reakcje fizjologiczne organów. Takie zastosowania należą do najszybciej rozwijających się obszarów badawczych w naukach o życiu i przemyśle farmaceutycznym. Urządzenia Micronit są już używane w kilku laboratoriach na całym świecie i dowodzą swojej przydatności do tworzenia sztucznych modeli w terenie, takich jak jelito czy płuca. „Takie systemy często są zbudowane z różnych materiałów, takich jak szkło, krzem i polimery, a takie hybrydy należą do naszej głównej kompetencji”, wyjaśnia Remy Wiertz, menedżer kluczowych klientów w Micronit.

Biochip zamiast testów na zwierzętach

Systemy Organ-on-a-Chip mogą być również wykorzystywane do badania substancji czynnych w lekach. Ze względów etycznych, ekonomicznych i naukowych coraz częściej rezygnuje się z testów na zwierzętach. Umożliwia to rosnące wykorzystanie biochipów, które są zasiedlane komórkami ludzkich narządów i zaopatrywane przez małe kanały z substancją odżywczą. W ten sposób można symulować krążenie krwi i funkcje metaboliczne. Obserwacje po dodaniu substancji czynnych z leków, kosmetyków lub chemikaliów pozwalają wyciągać wnioski na temat reakcji i procesów w ludzkim ciele. Warunkiem ciągłego zaopatrywania komórek w płynne medium odżywcze są precyzyjne systemy dozowania oparte na mikrosystemach, ponieważ nawet niewielkie wahania mogą wpływać na wyniki testów. Odpowiednie systemy produkuje firma HNP Mikrosysteme pod nazwą `LiquiDoS`. Serce systemu stanowi mikro-zębata pompa, która jest idealna do napełniania biochipów. „Nasza pompa pozwala na precyzyjne dozowanie od 1,5 mikrolitra na minutę do 72 mililitrów na minutę oraz na delikatne realizowanie dawek od 0,25 mikrolitra”, relacjonuje Dr Dorothee M. Runge, odpowiedzialna za sprzedaż techniczną Life Science w HNP.

Narzędzia do pojedynczego rozdzielania komórek

Diagnoza raka wciąż nie straciła na swoim dramatyzmie, mimo dziesięcioleci badań. W wielu przypadkach nadal dostępne są jedynie stosunkowo niespecyficzne i agresywne terapie. Nauka dziś wie, że każda choroba nowotworowa wymaga indywidualnego podejścia. Kluczowym krokiem w tym kierunku jest możliwość szczegółowego badania pojedynczych komórek guza. W tym celu lekarze potrzebują narzędzi do rozdzielania dużej liczby komórek, aby móc je oddzielić i przygotować do dalszej analizy. Instytut Fraunhofera ds. Mikrotechnologii i Mikrosystemów (IMM) intensywnie pracuje nad rozwojem zautomatyzowanych metod izolacji i wykrywania komórek. Wykorzystuje się fakt, że niektóre obiekty o wielkości kilku mikrometrów, takie jak komórki, można celowo wpływać na nie za pomocą mikrofluidycznych przepływów (przepływów bardzo małych ilości cieczy przez bardzo wąskie kanały o szerokości od kilku do kilkudziesięciu mikrometrów). Na tej podstawie opracowano mikro-dispensersystem, który automatycznie rozpoznaje pojedyncze komórki i umieszcza je pojedynczo w probówkach na mikrotalerze do dalszej analizy. Komórki najpierw barwi się fluorescencyjnym barwnikiem, transportuje przez strefę detekcji w mikrofluidycznym przepływie, oświetla laserem i wizualizuje na podstawie powstającego promieniowania fluorescencyjnego. Gdy zostanie wykryta komórka, następuje jej rozdzielenie przez celowany impuls ciśnienia. „Nasz w pełni automatyczny system CTCelect do wykrywania krążących komórek nowotworowych wkrótce będzie gotowy do zastosowań badawczych”, obiecuje Dr Sabine Alebrand, odpowiedzialna za ten projekt w IMM.

Molekularna diagnostyka komórek, białek i DNA

Całkowicie nowe możliwości w obszarze nauk o życiu oferuje platforma technologiczna SYONIS firmy Jenoptik. „W zależności od konfiguracji, nasz modułowy system pozwala na wykrywanie komórek, białek lub DNA”, wyjaśnia Dr Ute Hofmann, menedżer produktu ds. biowoptiki w Jenoptik. Łatwa integracja z istniejącymi instrumentami lub nowymi rozwiązaniami jest możliwa dzięki połączeniu częściowo standardowych modułów optycznych, optomechanicznych i elektronicznych z wydajnym oprogramowaniem do analizy obrazów i sterowania. Jenoptik działa jako integrator systemów i dostosowuje swoje metody obrazowania szybko i ekonomicznie do potrzeb klientów. W ten sposób można znacząco zwiększyć wydajność w laboratoriach naukowych i klinicznych. Oprócz obrazowania żywych komórek, SYONIS wspiera także cytometrię przepływową i diagnostykę molekularną. „Z SYONIS koncentrujemy naszą wieloletnią wiedzę w zakresie cyfrowej analizy obrazów na dynamicznie rozwijającym się rynku biowoptiki”, mówi Dr Stefan Traeger, prezes firmy Jenoptik.

Farmacja i medycyna: duże rynki opakowań

Przedwczesny przedsmak nadchodzącej wiosny dała COMPAMED 2019 w zakresie opakowań medycznych. Na trzyletnią światową wystawę branży opakowań, interpack w Düsseldorfie (7 – 13 maja), zgłosi się około jedna trzecia z około 3000 wystawców, którzy zaoferują rozwiązania do zastosowań w przemyśle farmaceutycznym. Na COMPAMED kluczowi gracze biorą udział co roku. Dotyczy to na przykład firmy MULTIVAC, która według własnych danych posiada najszersze portfolio rozwiązań opakowaniowych na rynku. Firma zaprezentowała swoje kompleksowe kompetencje w zakresie automatyzacji i zastosowań w pakowaniu produktów medycznych w małych i średnich seriach. Efektywne rozwiązania nadają się do pakowania różnych produktów w różnorodne formaty opakowań. Jeden z głównych punktów wystawy stanowiła linia pakująca do opakowań sterylnych medycznych, wyposażona w automatyczny system podawania do załadunku napełnionych szklanych lub plastikowych strzykawek. Kluczowym elementem linii jest konfigurowalna maszyna do formowania głębokiego R 245. „Dzięki temu rozwiązaniu możemy m.in. pakować 300 strzykawek na minutę”, mówi Verena Vetter, menedżer produktu w dziale Medical & Pharmaceutical w firmie MULTIVAC.

Na rosnący rynek inteligentnych opatrunków wyposażonych w sensory i technologie bezprzewodowe zwrócił uwagę Harro Höfliger, producent rozwiązań produkcyjnych i opakowaniowych. „Do ich produkcji i pakowania łączymy różne procesy i technologie. Oprócz różnych systemów dozowania coraz częściej stosujemy mikrofluidykę”, podkreśla Dieter Haberzettl, lider jednostki biznesowej Diagnostics w Höfligerze. Produkcja funkcjonalnych opatrunków odbywa się na maszynach przetwarzających taśmy poprzez laminację specjalnych materiałów, które zawierają elektroniczny chip sensoryczny i jego peryferia. Następnie opatrunki są wycinane lub wykrawane z taśmy w wybranym rozmiarze.

„Długotrwałe” elementy COMPAMED: komponenty i napędy

Kolejne tematyczne „długotrwałe” elementy targów COMPAMED to komponenty i napędy. Firma MeKo Laser Materialbearbeitung od ponad 25 lat produkuje elementy o wąskich tolerancjach i idealnej powierzchni. Nowością w ofercie są materiały rozpuszczalne, które całkowicie rozkładają się w ciele ludzkim. „Dzięki temu mamy alternatywę materiałową dla stentów, które dotychczas wykonywane były ze stali i niklowo-tytanowych stopów”, wyjaśnia Tim Fries, menedżer produktu i doradca klienta w MeKo.

Firma Nanotec Electronic jest jednym z wiodących producentów silników i układów sterowania dla wysokiej jakości napędów, a szeroka gama produktów obejmuje także automatyzację laboratoriów i technologię medyczną: „Dla nas jest to największy obszar zastosowań jeszcze przed przemysłem maszynowym”, potwierdza Harald Bär, inżynier sprzedaży w Nanotec. Portfolio obejmuje od małych napędów do precyzyjnego dozowania drobnych ilości, które działają z prędkością od 1 do 5 obrotów na minutę, po pompy dializacyjne, które muszą wykazywać wysoką powtarzalność, aż po wysokoprędkościowe napędy do 30 000 obrotów na minutę.

Najdrobniejsze dozowanie i antybakteryjne powłoki

Technologia dozowania i powłoki to kolejne ważne tematy na COMPAMED. Firma Vieweg Spezialdosiersysteme zaprezentowała specjalistyczne systemy dozowania i nowo opracowany mikrodozownik do bezkontaktowego lub wiązkowego dozowania cieczy. Umożliwia on obsługę najdrobniejszych i precyzyjnych ilości cieczy (od pięciu nanolitrów na impuls). Głównym obszarem zastosowania jest produkcja technologii medycznej, gdzie potrzebne są najmniejsze ilości cieczy, np. różnych klejów, rozpuszczalników czy silikonów.

Firma LEONI Special Cables specjalizuje się w zachowaniu higieny i opracowuje antimikrobiowe kable i systemy dla technologii medycznej, np. dla urządzeń blisko ciała, takich jak EKG, endoskopy i ultrasonografia. Odpowiednie produkty mają powierzchnię z tworzywa sztucznego o właściwościach bakteriobójczych, skuteczną zarówno przeciwko bakteriom Gram-dodatnim, jak i Gram-ujemnym (w tym wieloopornym patogenom, takim jak MRSA, VRE i ESBL), a także przeciwko wirusom i grzybom. Już niewielka ilość metaloidu dodana do materiału osłonowego powoduje znaczące zmniejszenie liczby drobnoustrojów o ponad 99,99 procent na powierzchni. Również podczas normalnego użytkowania (obciążenie potem i białkami) działanie antybakteryjne utrzymuje się przy różnych czasach i stężeniach, co stanowi istotną różnicę w porównaniu do tradycyjnych metod z użyciem srebra i miedzi.

W sumie COMPAMED 2019 i równoczesna MEDICA 2019 zgromadziły 121 000 specjalistów. Dwie trzecie z nich pochodziło z zagranicy (z około 170 państw).