Nyomtatási rendszer mikrostrukturált fehérje mintázatok kinyomtatására nagy filmfelületekre - LABO
Mikroérintkezős nyomtatás
Fehérjék a tekercsből
A növekedés kedvező befolyásolása érdekében a fehérjével bevont tenyésztőedényeket egyre inkább használják a sejtek tenyésztésében. A tudósok kifejlesztettek egy rendszert, amellyel a fehérje mintázatok roll-to-roll eljárással kinyomtathatók a filmre. Nagyszámú tétel állítható elő tehát költséghatékonyan és hatékonyan.
A sejtek a szervezet legkisebb élő építőkövei, ezért az orvosbiológiai kutatások számára is keresett „anyag”: A bioszenzorok részeként diagnosztikában, gyógyszerfejlesztésben vagy környezeti elemzésben használják őket. Mindezek a területek előrehaladhatók sejtnövekedéssel - a fogyasztók érdekében.
A laboratóriumi sejtek mesterséges növesztése azonban, mivel természetes módon fordulnak elő emberi, állati vagy növényi organizmusokban, nem olyan egyszerű. Mivel a sejtek képesek érzékelni a környezetüket is - és az „idegen” környezet például alakjának vagy viselkedésének megváltozásához vezethet. Ez azonban azt jelenti, hogy a sejttenyészetek elveszítik informatív értéküket. "Ez olyan, mintha megpróbálnám elemezni a városlakók tipikus viselkedését és kitenni őket a sivatagba" - mondja dr. Thomas Velten, a St. Ingbert-i Fraunhofer Biomedical Technology Institute Intézet munkatársa.
Cégek a cikkhez
A cikk témái
Az ellenintézkedéseket úgy lehet megtenni, hogy egy szubsztrátot, például egy tenyésztőedény alját fehérjékkel bevonunk - ezáltal a sejtek jobban otthon érzik magukat. Az összes korábbi módszernek azonban vannak hátrányai. Centrifugálás esetén például egy csepp fehérje folyadékot helyeznek az aljzat közepére, és egyfajta centrifugális eljárással elosztják a felületen: "A folyadék jelentős része a hordozón kívülre kerül, és felhasználatlanul elvész" - magyarázza Velten. A mikrokontaktos nyomtatással ez eltér: Itt a mikrométeres tartományban lévő finom fehérje struktúrák vannak nyomtatva az aljzatra. Ez nemcsak erőforrás-hatékonyabb, hanem annak az előnye is, hogy nagyon finom fehérjeszerkezetek létrehozására használható fel, amelyekhez a sejtek igazodnak. Ily módon célzottan szabályozhatja a cellák elrendezését. A folyamat azonban túl bonyolult és drága nagy területű, alacsony költségű alkalmazásokhoz, amint azt a biotechnológia előírja.
Oldószermentes fehérjetinta
A Fraunhofer IBMT tudósai ezért új megközelítést alkalmaznak: a SAUERESSIG céggel közösen kifejlesztettek egy tekercs egymás közötti nyomtatási rendszert, amelyben mikrostrukturált fehérje minták alkalmazhatók nagy filmrétegekre. A roll-to-roll technika elterjedt módszer nagy területek gyors és olcsó feldolgozására. Az újságnyomtatáshoz hasonlóan a hordozót először tekercsre tekerjük. A szemközti oldalon üres tekercs van. A nyomtatási folyamatok között zajlanak, az aljzatot a másik oldalon lévő üres tekercsre tekerik.
A folyamat azonban nem egyszerűen átvihető egy az egyben a biotechnológiai alkalmazásokhoz. Például a nyomtatási közegként használt szokásos tinta nem megfelelő. „Oldószereket gyakran adnak a tintához, hogy gyorsan száradjon. Ezek azonban elpusztítják a fehérjéket ”- magyarázza Velten. Az IBMT szakértői ezért egy új, speciális fehérjetintát fejlesztettek ki. Arról is gondoskodniuk kellett, hogy a többi felhasznált anyag, például a filmszubsztrát is biokompatibilis legyen.
A projektpartnerek már sikeresen termesztettek különféle sejttípusokat az első szubsztrátokon, amelyeket az új rendszerrel bevontak. A bemutató gyártási rendszer ma már elérhető az ügyfélspecifikus nyomtatási folyamatok fejlesztésére is. A film maximális szélessége jelenleg 30 cm. A legkisebb nyomtatható szerkezetek a 10 és 20 µm közötti tartományban vannak.
Ezután Velten és csapata a vezetőképes struktúrákat is roll-to-roll folyamatokban szeretné kinyomtatni, és ezeket kombinálni a fehérje mintákkal. "Ez hosszú távon lehetővé teszi a teljes bioszenzorok gyártását a nyomtatási eljárás segítségével" - mondja Velten. A tudósok már konkrét alkalmazásokat vizsgálnak: Két jelenlegi kutatási projektben antivirális anyagok validálására szolgáló érzékelőkön és fóliák költséghatékony elemzési rendszerén dolgoznak - a szakértők laboratóriumi fóliának nevezik - helyszíni használatra -Vércukor-marker mérése.