Wetenschappers van het Karlsruhe Institute of Technology (KIT) hebben laboratoriumapparatuur ontwikkeld die het zoeken naar actieve stoffen en het onderzoek van celmonsters vergemakkelijkt, kosten met een factor 100 te verminderen.

Behandelmethoden kunnen nu beter worden aangepast aan de individuele behoeften van patiënten. Wetenschappers van het KIT hebben een manier gevonden om zogenaamde high-throughput screenings uit te voeren met duizenden parallel geteste monsters zonder dure, complexe robotsystemen die tot nu toe nodig waren.

Chemicus Pavel Levkin van KIT's Institute of Toxicology and Genetics (ITG) en zijn multidisciplinaire team hebben een oppervlak ontwikkeld waarop waterige oplossingen zichzelf in duizenden afzonderlijke druppeltjes rangschikken. "Op een druppelmicroarray (DMA), biologische monsters zoals weefsel van een biopsie kunnen worden onderworpen aan screening op stoffen, ", zegt teamlid Simon Widmaier.

Elke afzonderlijke druppel wordt gebruikt als reageerbuis voor biologische experimenten. Pipetteerrobots en pipettips die tegenwoordig worden gebruikt, zijn niet langer nodig. "Een individuele laboratoriummedewerker kan binnen enkele seconden duizenden stofscreeningsexperimenten uitvoeren." Het kostenbesparingspotentieel van deze nieuwe technologie is enorm, volgens Widmaier. "Een pipetteerrobot kost een paar tientjes, 000 euro en moet worden bediend door een expert." Elke pipetteerstap alleen al kost vijf tot zeven cent voor een pipetpunt.

Door middel van een zeer nauwkeurige UV-belichtingsmethode, Op het array-oppervlak worden zeer hydrofiele en zeer waterafstotende gebieden gevormd. Als resultaat, de grootte van de te onderzoeken druppeltjes kan variëren van drie tot 250 nanoliter (een nanoliter komt overeen met een miljardste van een liter). Bij gebruik van conventionele microtiterplaten met lijnen en rijen depressies, er is minimaal 40 microliter (een miljoenste van een liter) reactanten nodig. "Bij benadering geschat, een DMA verbruikt duizend keer minder reactant. Omdat deze stoffen vaak erg duur zijn - sommige zijn duurder dan goud - is dit een groot voordeel voor gebruikers, ' zegt Widmaier.

Bovendien, klassieke pipetteertechnologie maakt het portioneren van vloeistoffen met fijn verdeelde vaste stoffen niet mogelijk, bijv. cellen, in nanoliter hoeveelheden. Op het nieuwe biologisch compatibele polymeer, daarentegen, experimenten zijn mogelijk met enkele levende cellen. De technologie heeft grote voordelen bij het screenen van stam- en primaire cellen op het effect van stoffen op menselijke organen. Widmaier verwacht dat screeningsresultaten betrouwbaarder zullen zijn en dat de ontwikkeling van medicijnen in de toekomst veel goedkoper zal zijn.

Ook willen de onderzoekers het diagnostisch laboratoria gemakkelijker maken om gepersonaliseerde screenings van stoffen uit te voeren voor b.v. kankerbehandeling. Laatste, maar niet de minste, kosten van grote farmaceutische bedrijven worden verlaagd. "De DMA-technologie lost het centrale probleem van miniaturisatie van celexperimenten op en maakt screening van medische stoffen en kleinste celvolumes mogelijk, een voorbeeld zijn biopsieweefsels van patiënten. Wij willen ontwikkelen, produceren, en druppelmicroarrays commercialiseren, productplatforms, en screeningkits, en aanbieden aan onderzoeksinstituten, screening centra, en farmaceutische bedrijven voor celgebaseerde stofscreening in het kader van gepersonaliseerde geneeskunde, " zegt Widmayer. De eerste prototypes worden op de markt getest.