imec, het toonaangevende onderzoeks- en innovatiecentrum op het gebied van nano-elektronica en digitale technologieën, presenteert deze week op zijn technologieforum ITF 2018 (Antwerpen, 23-24 mei), een nieuw orgel-op-chip-platform voor farmacologische studies met een ongekende signaalkwaliteit. Het combineert imec's high-density multi-electrode array (MEA)-chip met een microfluïdische putplaat, ontwikkeld in samenwerking met Micronit Microtechnologies, waarin cellen kunnen worden gekweekt, het bieden van een omgeving die de menselijke fysiologie nabootst. In staat om meerdere tests parallel uit te voeren, het nieuwe apparaat wil een game-changer zijn voor de farmaceutische industrie, het aanbieden van gegevens van hoge kwaliteit in het ontwikkelingsproces van geneesmiddelen.

Elk jaar komen er een handvol nieuwe medicijnen op de markt, maar in hun kielzog haalden tienduizenden kandidaat-geneesmiddelen het niet. Hoe dan ook, deze reis zal een decennium hebben geduurd en miljarden kosten. Het feit dat de ontwikkeling van geneesmiddelen zo tijdrovend en kostbaar is, is vanwege de ontoereikendheid van de bestaande methodologieën voor het screenen van geneesmiddelen. Deze huidige testen zijn gebaseerd op slechte celmodellen die de kwaliteit van de resulterende gegevens beperken, en resulteren in onvoldoende biologische relevantie. Aanvullend, er is een gebrek aan ruimtelijke resolutie van de testen, resulterend in het onvermogen om afzonderlijke cellen in een celcultuur te screenen. Imec's nieuwe orgel-op-chip-platform heeft als doel deze tekortkomingen en uitdagingen aan te pakken.

Imec's oplossing packs 16, 384 elektroden, verdeeld over 16 putten, en biedt multiparametrische analyse. Elk van de 1, 024 elektroden in een putje kunnen intracellulaire actiepotentialen detecteren, afgezien van de traditionele extracellulaire signalen. Verder, imec's chip is voorzien van een patroon met microstructuren om een ​​gestructureerde celgroei mogelijk te maken die een specifiek orgaan nabootst.

"Door groeven te gebruiken, hartcellen kunnen bijvoorbeeld uitgroeien tot een meer hartachtig weefsel. Op deze manier, we maken miniatuur hartjes-op-een-chip, het mogelijk maken om de werking van medicijnen te testen in een meer biologisch relevante context. Imec's organ-on-chip platform is het eerste systeem dat on-chip multi-well assays mogelijk maakt, wat betekent dat je verschillende experimenten kunt doen of – met andere woorden – verschillende verbindingen kunt analyseren, parallel op een enkele chip, " legt Veerle Reumers uit, projectleider bij imec. "Dit is een aanzienlijke toename van de doorvoer in vergelijking met de huidige MEA's met één put en we streven ernaar de doorvoer verder te vergroten door meer putten in een systeem toe te voegen."

"Al met al is het platform een ​​grote stap dichter bij het nabootsen van een echt hart zonder dieren te gebruiken, "voegde Reumers toe. "Voeg daarbij de significante toename van de doorvoer en de intracellulaire resolutie, en het wordt duidelijk dat ons apparaat een nieuwe generatie drugsscreeningtools voor de farmaceutische industrie inluidt."