เทคโนโลยีอวัยวะบนชิปคืออะไร
อวัยวะบนชิป (OoC) คือนวัตกรรมการผลิตระดับไมโครที่ใช้สร้างโมเดลอวัยวะจำลองขนาดจิ๋ว เช่น หัวใจ ปอด หรือลำไส้ กระบวนการนี้จะทำการจัดวางและเพาะเลี้ยงเซลล์ลงบนวัสดุฐานรองประเภทโพลิเมอร์หรือพลาสติกที่ขึ้นรูปไว้ล่วงหน้า เพื่อให้เซลล์เหล่านั้นเจริญเติบโตจนมีลักษณะโครงสร้างเนื้อเยื่อคล้ายกับอวัยวะจริง
ช่องทางเดินของไหลจุลภาคทำหน้าที่ส่งผ่านสารอาหาร ออกซิเจน หรืออากาศไปเลี้ยงเซลล์เหล่านี้ พร้อมทั้งจำลองแรงดันการไหลและความเข้มข้นของสารให้สอดคล้องกับสภาวะที่เกิดขึ้นจริงภายในร่างกายมนุษย์ กลไกนี้ช่วยให้สามารถจำลองอิทธิพลทางกายภาพและการตอบสนองระหว่างเซลล์ต่างชนิดกันได้อย่างสมจริง ผลลัพธ์ที่ได้คือแบบจำลองที่ให้ข้อมูลที่สมจริงและน่าเชื่อถือสำหรับการวิจัยโรคและการทดสอบยา
เทคโนโลยีการพิมพ์ชีวภาพกำลังเปลี่ยนแปลงการทดสอบยาอย่างไร
การวิจัยทางการแพทย์กำลังค้นหายาใหม่ๆ อย่างต่อเนื่องเพื่อต่อสู้กับโรคต่างๆ กระบวนการพัฒนายานั้นยาวนานและมีค่าใช้จ่ายสูงมาก โดยยาตัวใหม่จะต้องผ่านการศึกษาทางคลินิกเบื้องต้นหลายขั้นตอน ทั้งการทดสอบในจานเพาะเชื้อ (In vitro) หรือในสัตว์ทดลอง (In vivo)
ขั้นตอนสุดท้ายก่อนได้รับการอนุมัติคือการทดลองทางคลินิกในมนุษย์ โดยเฉลี่ยแล้ว ยาต้นแบบ 5 ชนิดที่ถูกนำมาทดสอบ จะมีถึง 4 ชนิดที่ประสบความล้มเหลวในท้ายที่สุดหรือที่เรียกว่าความล้มเหลวในระยะหลัง (Late-stage failures) สาเหตุหลักเกิดจากผลการศึกษาในระยะก่อนคลินิกมักไม่สามารถนำมาปรับใช้หรือให้ผลลัพธ์ที่ตรงกับกลไกในร่างกายมนุษย์ได้อย่างแม่นยำพอ
การใช้อวัยวะบนชิปที่ผลิตจากเครื่องพิมพ์ชีวภาพจึงเป็นทางออกที่ให้ผลลัพธ์ดีกว่ามาก ชิ้นส่วนเนื้อเยื่อมนุษย์ขนาดจิ๋วบนชิปของไหลจุลภาคเหล่านี้ช่วยให้การทดสอบประสิทธิภาพและผลข้างเคียงในระยะก่อนคลินิกมีความแม่นยำสูง ส่งผลให้สามารถคัดกรองยาต้นแบบที่ไม่เหมาะสมออกไปได้ตั้งแต่เนิ่นๆ แนวทางนี้ช่วยประหยัดทั้งเวลาและงบประมาณ ทำให้การพัฒนาตัวยาใหม่ๆ ทำได้รวดเร็วขึ้นภายใต้ต้นทุนที่ต่ำลง
"ระบบอวัยวะบนชิปหรือ Organ-on-a-Chip ช่วยให้เราสามารถทดสอบยาในระยะพรีคลินิกกับแบบจำลองที่มีคุณลักษณะคล้ายอวัยวะซึ่งสร้างจากเซลล์ของมนุษย์ได้ โดยให้ผลลัพธ์ที่แม่นยำและน่าเชื่อถือมากกว่าการเพาะเลี้ยงเซลล์แบบเดิม ทั้งยังช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการนำผลทดสอบไปประยุกต์ใช้กับมนุษย์ได้ดีกว่าเมื่อเทียบกับการทดลองในสัตว์"
ศ. ดร. Andreas Blaeser, TU Darmstadt
หัวใจสำคัญของวิศวกรรมเนื้อเยื่อคือการควบคุมของเหลวอย่างแม่นยำ
Festo และผู้เชี่ยวชาญจาก TU Darmstadt กำลังสาธิตให้เห็นถึงกระบวนการพิมพ์ชีวภาพที่ขับเคลื่อนด้วยระบบอัตโนมัติอย่างสมบูรณ์ รวมถึงโซลูชันการขนส่งชิปของไหลจุลภาคแบบไร้สัมผัส ซึ่งทำงานร่วมกับเทคโนโลยีชุดวาล์วควบคุมแบบเชื่อมเพื่อความสะอาดและแม่นยำสูงสุด แผ่นกระจายของเหลวพลาสติกแบบหลายชั้นมาพร้อมโครงสร้างช่องทางเดินระดับไมโครที่ละเอียดซับซ้อน ช่วยให้การจ่ายและการจัดการของเหลวปริมาณน้อยมากทำได้อย่างเที่ยงตรงสม่ำเสมอ
SupraMotion: การทำงานแบบไร้สัมผัสในห้องปฏิบัติการแห่งอนาคต
เทคโนโลยีซูเปอร์คอนดักเตอร์ที่เป็นเอกลักษณ์ของ Festo ช่วยให้สามารถขนส่งวัตถุได้โดยไม่ต้องสัมผัส ระบบจลนศาสตร์จะติดตั้งอยู่ภายนอกห้องคลีนรูมและไม่นำพาอนุภาคหรือฝุ่นผงใดๆ เข้าสู่พื้นที่ควบคุม พื้นผิวที่เรียบเนียนช่วยให้การทำความสะอาดทำได้ง่าย เทคโนโลยีนวัตกรรมใหม่นี้สามารถผสานรวมเข้ากับโซลูชันระบบอัตโนมัติสำหรับกลุ่มอุตสาหกรรมชีววิทยาศาสตร์เพื่อสร้างระบบการทำงานที่ครบวงจรและเชื่อถือได้ ซึ่งตอบโจทย์ข้อกำหนดด้านการทำความสะอาดและสุขอนามัยที่เข้มงวดที่สุด
"เรากำลังพัฒนาระบบอัตโนมัติสำหรับการผลิตอวัยวะบนชิป โดยผสมผสานเทคโนโลยีใหม่สองอย่างเข้าด้วยกันเป็นครั้งแรก ได้แก่ SupraMotion และ Diffusion Bonded Manifolds"
Sebastian Schrof, ฝ่ายโครงการไบโอนิกส์ขององค์กร
โบรชัวร์สำหรับดาวน์โหลด
อวัยวะจำลองบนชิปสำหรับการพัฒนาตัวยา (PDF)