Gli scienziati del Karlsruhe Institute of Technology (KIT) hanno sviluppato apparecchiature di laboratorio che facilitano la ricerca di sostanze attive e l'esame di campioni di cellule, ridurre i costi di un fattore fino a 100.

I metodi di trattamento possono ora essere adattati meglio alle esigenze individuali dei pazienti. Gli scienziati del KIT hanno trovato un modo per eseguire i cosiddetti screening ad alto rendimento con migliaia di campioni testati in parallelo senza costi, sistemi robotici complessi che sono stati necessari finora.

Il chimico Pavel Levkin dell'Istituto di tossicologia e genetica (ITG) del KIT e il suo team multidisciplinare hanno sviluppato una superficie su cui le soluzioni acquose si autodispongono in migliaia di goccioline separate. "Su un microarray a goccioline (DMA), campioni biologici come il tessuto di una biopsia possono essere sottoposti a screening delle sostanze, ", afferma il membro del team Simon Widmaier.

Ogni singola goccia viene utilizzata come provetta per esperimenti biologici. I robot di pipettaggio e i puntali utilizzati oggi non sono più necessari. "Un singolo impiegato di laboratorio può eseguire migliaia di esperimenti di screening delle sostanze in pochi secondi". Il potenziale di riduzione dei costi di questa nuova tecnologia è enorme, secondo Widmaier. "Un pipettatore costa diversi 10, 000 euro e deve essere gestito da un esperto." Ogni singola fase di pipettaggio costa da cinque a sette centesimi per un puntale.

Mediante un metodo di esposizione ai raggi UV altamente preciso, sulla superficie dell'array vengono prodotte aree altamente idrofile e altamente idrorepellenti. Di conseguenza, la dimensione delle goccioline da indagare può variare tra tre e 250 nanolitri (un nanolitro corrisponde a un miliardesimo di litro). Quando si utilizzano piastre di microtitolazione convenzionali con linee e file di depressioni, sono necessari almeno 40 microlitri (un milionesimo di litro) di reagenti. "Stima approssimativamente, un DMA consuma mille volte meno reagente. Poiché queste sostanze sono spesso molto costose, alcune sono più costose dell'oro, questo è un grande vantaggio per gli utenti, " dice Widmaier.

Inoltre, la classica tecnologia di pipettaggio non consente di porzionare fluidi con solidi finemente dispersi, per esempio. cellule, in quantità di nanolitri. Sul nuovo polimero biologicamente compatibile, al contrario, esperimenti sono possibili utilizzando poche cellule viventi. La tecnologia presenta grandi vantaggi nello screening delle cellule staminali e primarie per l'effetto delle sostanze sugli organi umani. Widmaier prevede che i risultati dello screening saranno più affidabili e lo sviluppo della medicina sarà molto più economico in futuro.

I ricercatori vogliono anche rendere più facile per i laboratori diagnostici eseguire screening personalizzati delle sostanze per es. trattamento per il cancro. Scorso, ma non meno importante, i costi delle grandi aziende farmaceutiche saranno ridotti. "La tecnologia DMA risolve il problema centrale della miniaturizzazione degli esperimenti cellulari e consente lo screening di sostanze mediche e volumi cellulari più piccoli, un esempio è la biopsia dei tessuti dei pazienti. Vogliamo sviluppare, produrre, e commercializzare microarray di goccioline, piattaforme di prodotto, e kit di screening, e offrirli agli istituti di ricerca, centri di screening, e aziende farmaceutiche per lo screening di sostanze cellulari nel contesto della medicina personalizzata, " dice Widmayer. I primi prototipi sono in fase di sperimentazione sul mercato.