Systém tlače na tlač mikroštruktúrovaných proteínových vzorov na veľké filmové substráty - LABO
Micro Contact Printing
Bielkoviny z role
Na priaznivé ovplyvnenie rastu sa pri kultivácii buniek čoraz viac používajú kultivačné misky obalené bielkovinami. Vedci vyvinuli systém, pomocou ktorého je možné na film tlačiť proteínové vzory pomocou procesu roll-to-roll. Veľké množstvo položiek tak možno vyrobiť nákladovo efektívne a efektívne.
Bunky sú najmenším živým stavebným prvkom organizmu a preto sú aj vyhľadávaným „materiálom“ pre biomedicínsky výskum: Ako súčasť biosenzorov sa používajú v diagnostike, vývoji liekov alebo v analýze životného prostredia. Všetky tieto oblasti je možné rozvíjať pestovaním buniek - v prospech spotrebiteľa.
Umelo rastúce bunky v laboratóriu, ako sa prirodzene vyskytujú v ľudských, zvieracích alebo rastlinných organizmoch, však nie sú také ľahké. Pretože bunky sú schopné vnímať aj svoje okolie - a napríklad „cudzie“ prostredie môže viesť k zmenám v tvare alebo správaní. To však znamená, že bunkové kultúry strácajú svoju výpovednú hodnotu. „Je to ako pokúsiť sa analyzovať typické správanie obyvateľov mesta a vystaviť ich púšti,“ hovorí Dr. Thomas Velten z Fraunhoferovho inštitútu pre biomedicínske technológie IBMT v St. Ingbert.
Spoločnosti k článku
Témy v článku
Protiopatrenia možno prijať tak, že sa na substrát, napríklad na dno kultivačnej misky, nanesú bielkoviny, vďaka čomu sa bunky cítia „ako doma“. Všetky predchádzajúce metódy však majú nevýhody. Napríklad pri odstredivom potiahnutí sa kvapka proteínovej kvapaliny umiestni do stredu substrátu a distribuuje sa na povrch akýmsi odstredivým procesom: „Značná časť kvapaliny končí mimo substrát a stráca sa nepoužitá,“ vysvetľuje Velten. Iné je to pri mikrokontakte: Tu sú na substrát vytlačené jemné proteínové štruktúry v rozmedzí mikrometrov. To je nielen efektívnejšie z hľadiska zdrojov, ale má to aj výhodu, že sa dá použiť na vytvorenie veľmi jemných proteínových štruktúr, s ktorými sa bunky vyrovnávajú. Týmto spôsobom môžete cielene riadiť usporiadanie buniek. Tento proces je však príliš zložitý a nákladný pre rozsiahle a lacné aplikácie, ako to vyžaduje biotechnológia.
Proteínový atrament bez obsahu rozpúšťadiel
Vedci z Fraunhofer IBMT preto volia nový prístup: Spolu so spoločnosťou SAUERESSIG vyvinuli tlačový systém typu roll-to-roll, v ktorom je možné na veľké filmové substráty aplikovať mikroštruktúrované proteínové vzory. Technika roll-to-roll je bežná metóda na rýchle a lacné spracovanie veľkých plôch. Podobne ako pri tlači novín sa podklad najskôr navíja na kotúč. Na opačnej strane je prázdna rolka. Procesy tlače prebiehajú medzi tým, pričom sa substrát navíja na prázdny kotúč na druhej strane.
Tento proces sa však nedá jednoducho preniesť z jedného na druhého do aplikácií v biotechnológiách. Nevhodný je napríklad štandardný atrament používaný ako tlačové médium. "Do atramentu sa často pridávajú rozpúšťadlá, aby rýchlo zaschli." Tieto však ničia bielkoviny, “vysvetľuje Velten. Odborníci z IBMT preto vyvinuli nový špeciálny proteínový atrament. Museli tiež zabezpečiť, aby aj ďalšie použité materiály, napríklad filmový substrát, boli biokompatibilné.
Partneri projektu už boli schopní úspešne kultivovať rôzne typy buniek na prvých substrátoch potiahnutých novým systémom. Demonštračný produkčný systém je teraz k dispozícii aj na vývoj tlačových procesov špecifických pre zákazníka. Maximálna šírka filmu je v súčasnosti 30 cm. Najmenšie potlačiteľné štruktúry sú v rozmedzí od 10 do 20 µm.
Ďalej Velten a jeho tím chcú tiež tlačiť vodivé štruktúry v procesoch roll-to-roll a kombinovať ich s proteínovými vzormi. „To by malo z dlhodobého hľadiska umožniť výrobu kompletných biosenzorov pomocou procesu tlače,“ hovorí Velten. Vedci sa už zaoberajú konkrétnymi aplikáciami: V dvoch súčasných výskumných projektoch pracujú na senzoroch na validáciu antivírusových látok a na nákladovo efektívnom systéme analýzy na fólii - odborníci to nazývajú systém laboratória na fólii - na použitie na mieste. - Meranie markera cukru v krvi.