UPM Biomedicals, dünya çapındaki araştırmacıların daha az hayvan materyali kullanarak özellikle insanlarda kullanıma yönelik farmasötik bileşenler geliştirmesine olanak tanıyan, biyouyumluluğu yüksek bir hidrojel olan GrowDex®'i üretiyor. Hücrelerin küçük organlar (organoidler ve sferoidler) oluşturabilmesi için vücudumuzun hücre dışı matrisini taklit eden lifli bir ortama ihtiyaçları vardır. Tipik olarak bu 3 boyutlu kültür koşullarını oluşturmak için hayvan malzemeleri kullanılır. GrowDex huş ağacından yapılmış, kullanıma hazır bir hidrojeldir ve bu nedenle hiçbir hayvan veya insan kaynaklı malzeme içermez.
Zorluk: Viskoz bir hidrojeli hassas bir valf aracılığıyla son derece hassas bir şekilde dağıtmak
GrowDex, 0°C'den 100°C'nin üzerindeki sıcaklıklarda termal olarak stabildir, bu da onu otomasyon ve yüksek verimli tarama için ideal kılar. GrowDex kayma inceltici bir malzemedir. Bu, malzemeye uygulanan kuvvetle viskozitenin değiştiği anlamına gelir; yüksek dağıtım basıncında sıvıdır ve basınç bırakıldığında malzeme katılaşır ve tekrar viskoz hale gelir. Malzemenin içindeki selüloz nanofiberler çapraz bağlanmayıp sadece iç içe geçtiğinden, malzeme gerçek bir hidrojeldir. Bu, dağıtım sisteminde üretilen basıncın kontrol edilmesine özel dikkat gerektirir.
Bu nedenle UPM Biomedicals, kesmeyle inceltici bir hidrojelin otomatik dağıtımına yönelik bir fizibilite analizi yapmak üzere Festo LifeTech Uygulama Merkezi'ndeki uzmanlara başvurdu. Amaç, 25 µl ve 100 µl olmak üzere iki hedef miktar için belirtilen CV değerlerine (Varyasyon Katsayısı) güvenli bir şekilde ulaşmaktı. Bu hacimler, 96 kuyucuklu (well) ve 384 kuyucuklu mikrotitre plakalarında dağıtım için tipiktir.
“Genellikle müşteriye özel sıvılar dozajlıyoruz. GrowDex Hidrojeli şırıngalarda ilk gördüğümde, seyreltilmiş formda bile dağıtmanın kolay olmayacağını biliyordum. Ancak sistemimizin doğru çözümü bulmak için birçok seçenek sunduğunu da biliyorum" diyor Festo Uygulama Mühendisi Manuel Rausch.
Yol: Ürünleri ve parametreleri çeşitlendirin ve optimize edin
Festo, otomatik sıvı işleme ile basınç kontrollü dağıtım yöntemine güveniyor. Basınç ve açılma süresi gibi parametreler sıvının özelliklerine göre esnek bir şekilde ayarlanabilir. Test için hem kullanılan Festo ürünleri hem de ortamdan ayrılmış valfler, iğneler, basınçlar ve valf açılma süreleri gibi proses parametreleri değiştirildi.
İlk olarak test edilecek GrowDex veya GrowDex-T hidrojelleri, DMEM hücre kültürü ortamıyla manuel olarak seyreltildi ve kapaklı bir cam şişeye dolduruldu. Şişeye, bir basınç-vakum jeneratörü (PGVA-1) kullanılarak bir bağlantı hortumu aracılığıyla basınç uygulandı. Valf kontrol modülü VAEM-V, yeri değiştirilen hidrojel karışımını hedef kaba dağıtmak için ortamla ayrılmış valf VYKB-F12'yi hassas bir şekilde kontrol etti. Dağıtılan miktar bir ölçek kullanılarak gravimetrik olarak kaydedildi ve CV değerinin değerlendirilmesinde kullanıldı.
VYKB-F12 valfi ve büyük iç çaplı iğnenin, akış direncini düşük tutmak için en iyi çözüm olduğu kanıtlandı. Seçilen tasarım aynı zamanda kompakt basınç/vakum jeneratörü PGVA-1'in kullanılmasını da mümkün kıldı ve bu da laboratuvarda basınçlı hava bağlantısını gereksiz hale getirdi.
Başarı: GrowDex hidrojelleri için mükemmel dağıtım süreci
Festo'nun uygulama mühendisleri, GrowDex'in %0,75 konsantrasyonda ve GrowDex-T'nin %0,5 konsantrasyonda dağıtılmasını sağlayan ve her biri 1:1 oranında DMEM ile karıştırılan bileşenlerden oluşan bir yapı geliştirdi. CV değerleri belirtilen tolerans dahilindeydi.
UPM artık GrowDex hidrojellerinin, belirli bir teknik kurulum dikkate alınarak müşteriye özel sistemlerde kullanılmak üzere otomatik olarak dağıtılabileceğinden emin olabilir. UPM'den Piia Mikkonen, "Otomasyon artık başka bir manuel adımın yerini alabilir ve 3D hücre kültürünü daha güvenilir ve daha hızlı hale getirebilir" diyor.
Bu, 3D kültür sonuçlarının güvenilirliğini ve tekrarlanabilirliğini artırırken hayvansal materyal kullanımını azaltmaya yönelik ortak adımımızdır. İster ilaç taramasında ister rejeneratif tıpta olsun, özelleştirilmiş otomatik sistemler düzenleme gerekliliklerinin karşılanmasında önemli bir rol oynayacaktır.
Yazar hakkında:
Manuel Rausch
Uygulama Mühendisi
Festo Almanya
İletişim
Vesa Tomukorpi
İş yürütücüsü
Festo Finlandiya
İletişim
Küresel, çözüm odaklı ve ağ bağlantılı: LifeTech Uygulama Mühendisliği
Festo'nun LifeTech Uygulama Mühendisliği, dünya çapındaki müşterilere çözüm bulma konusunda destek olma fırsatı sunuyor ve fizibilite çalışmaları ve parametre optimizasyonu, eğitim, prototip yapımı, devreye alma ve kurulumların yanı sıra yeni sorular için müşteri gereksinimlerini açıklığa kavuşturma işlemlerini yürütüyor. Buradaki uygulama mühendisleri sıvı işleme, hareket ve sıvı kontrolü alanlarında geniş deneyime sahiptir.
