UPM Biomedicals는 생체 적합성이 높은 하이드로겔인 GrowDex®를 생산합니다. 이를 통해 전 세계 연구자들은 동물성 물질을 덜 사용하면서 집중적으로 인간용 제약 활성 성분을 개발할 수 있습니다. 세포가 작은 기관(유기체 및 회전타원체)을 형성하려면 우리 몸의 세포외 기질을 모방하는 섬유질 환경이 필요합니다. 일반적으로 이러한 3D 배양 조건을 만드는 데는 동물성 재료가 사용됩니다. GrowDex는 자작나무로 만든 즉시 사용 가능한 하이드로겔이므로 동물이나 인간 유래 물질이 포함되어 있지 않습니다.
과제: 정밀한 밸브를 통해 극도의 정확성으로 점성 하이드로겔 분배
GrowDex는 0°C ~ 100°C 이상의 온도에서 열적으로 안정적이므로 자동화 및 고처리량 스크리닝에 이상적입니다. GrowDex는 전단박화 소재입니다. 이는 재료에 가해지는 힘에 따라 점도가 변한다는 것을 의미합니다. 높은 측정 압력에서는 재료가 액체이고, 압력이 해제되자마자 재료는 응고되었다가 다시 점성이 됩니다. 셀룰로오스로 이루어진 나노섬유는 소재 내부에서 가교가 되지 않고 서로 얽혀만 있기 때문에 소재가 진정한 하이드로겔입니다. 이를 위해서는 디스펜싱 시스템에서 생성되는 압력을 제어하는 데 특별한 주의가 필요합니다.
따라서 UPM Biomedicals는 Festo LifeTech 응용 센터의 전문가에게 의뢰하여 전단 박화 하이드로겔의 자동화된 분배에 대한 타당성 분석을 수행했습니다. 목표는 두 가지 목표량(25 µl 및 100 µl)에 대해 지정된 CV 값(Coefficient of Variation)을 안전하게 달성하는 것이었습니다. 이러한 용량은 96웰 및 384웰 미세역가 플레이트에 분주하는 데 일반적입니다.
“우리는 종종 맞춤형 액체를 분배합니다. 주사기에 들어 있는 GrowDex Hydrogel을 처음 봤을 때 희석된 형태라도 분배가 쉽지 않다는 것을 알았습니다. 하지만 우리 시스템이 올바른 솔루션을 찾기 위한 다양한 옵션을 제공한다는 것도 알고 있습니다.”라고 Festo 애플리케이션 엔지니어인 Manuel Rausch는 말합니다.
경로: 제품 및 파라미터 변경 및 최적화
Festo는 자동화된 액체 처리를 위해 압력 제어 디스펜싱 방법을 사용합니다. 압력 및 개방 시간과 같은 파라미터는 액체의 특성에 맞게 유연하게 조정할 수 있습니다. 테스트를 위해 사용된 Festo 제품과 공정 파라미터(예: 매체 분리 밸브, 니들, 압력 및 밸브 개방 시간)가 다양해졌습니다.
먼저, 테스트할 GrowDex 또는 GrowDex-T 하이드로겔을 DMEM 세포 배양 배지로 수동으로 희석하고 커버가 있는 유리병에 채웠습니다. 압력-진공 발생기(PGVA-1)를 사용하여 연결 호스를 통해 병에 압력을 가했습니다. 밸브 제어 모듈 VAEM-V는 매체 분리 밸브 VYKB-F12를 정밀하게 제어하여 대체된 하이드로겔 혼합물을 대상 용기에 분배했습니다. 분배된 양은 저울을 사용하여 중량 측정 방식으로 기록되었으며 CV 값을 평가하는 데 사용되었습니다.
VYKB-F12 밸브와 큰 내경 니들은 흐름 저항을 낮게 유지하는 최고의 솔루션임이 입증되었습니다. 또한 선택한 설계를 통해 소형 압력/진공 발생기 PGVA-1을 사용할 수 있어 실험실에서 압축공기 포트가 필요하지 않습니다.
성공: GrowDex 하이드로겔의 완벽한 디스펜싱 프로세스
Festo의 애플리케이션 엔지니어들은 각각 DMEM과 1:1 비율로 혼합된 0.75% 농도의 GrowDex와 0.5% 농도의 GrowDex-T를 디스펜싱할 수 있는 구성 요소 구조를 개발했습니다. CV 값은 지정된 허용 오차 내에 있었습니다.
UPM은 이제 특정 기술 설정을 고려하여 고객별 시스템에 사용하기 위해 GrowDex 하이드로겔을 자동으로 분배할 수 있다는 것을 확신할 수 있습니다. UPM의 Piia Mikkonen은 "이제 자동화는 또 다른 수동 단계를 대체할 수 있으며 3D 세포 배양을 더욱 안정적이고 빠르게 만듭니다."라고 말합니다.
이는 3D 배양 결과의 신뢰성과 반복성을 향상시키면서 동물 재료의 사용을 줄이기 위한 우리의 공동 조치입니다. 약물 검사든 재생 의학이든 맞춤형 자동화 시스템은 규제 요구 사항을 충족하는 데 중요한 역할을 합니다.
저자 소개
마누엘 라우쉬
애플리케이션 엔지니어
Festo Germany
연락처
Vesa Tomukorpi
Business Driver
Festo Finnland
연락처
글로벌, 솔루션 지향 및 네트워크화: LifeTech Application Engineering
Festo의 LifeTech 응용 엔지니어링은 전 세계 고객이 솔루션을 찾을 수 있도록 지원하고 타당성 조사 및 파라미터 최적화, 교육, 프로토타입 제작, 시운전 및 설치를 수행할 뿐만 아니라 새로운 문의에 대한 고객 요구 사항을 명확히 할 수 있는 기회를 제공합니다. 그곳의 응용 엔지니어들은 액체 취급, 모션 및 액체 제어 분야에 광범위한 경험을 갖고 있습니다.
