Система за печат за отпечатване на микроструктурирани протеинови шарки върху големи филмови субстрати - LABO
Микро контакт печат
Протеини от рулото
За да повлияят благоприятно на растежа, култивираните ястия с протеиново покритие все по-често се използват при култивирането на клетки. Учените са разработили система, с която протеиновите шарки могат да бъдат отпечатани върху филм, като се използва процес на навиване. По този начин голям брой артикули могат да бъдат произведени евтино и ефективно.
Клетките са най-малкият жив градивен елемент на организма и следователно също така търсен „материал“ за биомедицински изследвания: Като компонент на биосензорите, те се използват при диагностика, разработване на лекарства или анализ на околната среда. Всички тези области могат да бъдат усъвършенствани чрез отглеждане на клетки - в полза на потребителя.
Въпреки това, изкуствено растящите клетки в лабораторията, тъй като те естествено се срещат в човешки, животински или растителни организми, не е толкова лесно. Тъй като клетките също са способни да възприемат заобикалящата ги среда - а „чуждата“ среда може да доведе например до промени във формата или поведението. Това обаче означава, че клетъчните култури губят своята информативна стойност. „Това е все едно да се опитате да анализирате типичното поведение на градски жител и да ги изложите на пустинята“, казва д-р. Томас Велтен от Института за биомедицински технологии Фраунхофер IBMT в Сейнт Ингберт.
Фирми към статията
Теми в статията
Могат да се предприемат контрамерки чрез покриване на субстрат, например дъното на културен съд, с протеини - това кара клетките да се чувстват по-„у дома“. Всички предишни методи обаче имат недостатъци. Например със спиновото покритие капка протеинова течност се поставя в средата на субстрата и се разпределя върху повърхността в един вид центробежен процес: „Значителна част от течността завършва извън субстрата и се губи неизползвана“, обяснява Велтен. При микроконтактния печат е различно: тук върху основата се отпечатват фини протеинови структури в микрометров диапазон. Това е не само по-спестяващо ресурси, но има и предимството, че позволява да се създадат много фини протеинови структури, към които клетките се подравняват. По този начин можете да контролирате подреждането на клетките по целеви начин. Процесът обаче е твърде сложен и скъп за евтини приложения с голяма площ, както се изисква в биотехнологиите.
Протеиново мастило без разтворители
Поради това учените от Fraunhofer IBMT възприемат нов подход: Заедно с компанията SAUERESSIG, те разработиха система за печатане на руло до ролка, в която микроструктурирани протеинови модели могат да се прилагат върху големи филмови субстрати. Техниката „ролка на ролка“ е често срещан метод за бързо и евтино обработване на големи площи. Подобно на печатането на вестници, субстратът първо се навива на ролка. На отсрещната страна има празно руло. Процесите на печат се извършват между тях, като субстратът се навива върху празното руло от другата страна.
Процесът обаче не може просто да бъде прехвърлен един към един в приложения в биотехнологиите. Например стандартното мастило, използвано като носител за печат, е неподходящо. „Към мастилото често се добавят разтворители, така че да изсъхне бързо. Те обаче унищожават протеините “, обяснява Velten. Поради това експертите от IBMT разработиха ново, специално протеиново мастило. Те също трябваше да гарантират, че другите използвани материали, като филмовия субстрат, също са биосъвместими.
Партньорите по проекта вече са успели да култивират различни видове клетки на първите субстрати, покрити с новата система. Демонстрационната производствена система вече е достъпна и за разработване на специфични за клиента процеси на печат. В момента максималната ширина на филма е 30 cm. Най-малките структури за печат са в диапазона от 10 до 20 µm.
След това Велтен и неговият екип също искат да отпечатат проводящи структури, използвайки процеса на навиване и да ги комбинират с протеиновите модели. „Това трябва да направи възможно в дългосрочен план да се произвеждат цялостни биосензори с помощта на процеса на печат“, казва Велтен. Учените вече разглеждат конкретни приложения: В два текущи изследователски проекта те работят върху сензори за валидиране на антивирусни вещества и по рентабилна система за анализ на фолио - експертите я наричат система lab-on-a-foil - за използване на място - Измерване на маркер за кръвна захар.