自動分裝黏性水凝膠

UPM Biomedicals 生產一種具有高度生物相容性的水凝膠 GrowDex®，進一步加快了人體的活性藥物成分的全球開發步伐，同時可減少動物材料的使用。細胞需要一個模仿人體細胞外基質的纖維環境，才能夠形成微小器官（器官體和球體）。我們通常使用動物材料來創造這些 3D 培養條件。GrowDex 是一種從樺木中提取的即用型水凝膠，因此不含任何動物或人體來源的材料。

生產難題在於，如何使用精密閥門極其精確地進行黏性水凝膠分裝

GrowDex 在 0 °C 至 100 °C 以上的溫度範圍內都具有熱穩定性，因此非常適合用於自動化和高通量篩檢。GrowDex 是一種剪切稀化材料。也就是說，材料的黏度會隨著施加在材料上的力而發生變化。在高壓力下，材料是液態的，而一旦壓力消除，材料就會凝固並重新變回黏稠狀態。由於材料內部的纖維素奈米纖維不會交聯，只會交織在一起，因此這種材料是一種真正的水凝膠。所以需要特別注意控制分裝系統中產生的壓力。

因此，UPM Biomedicals 找到 Festo 生命科技應用中心的專家，要求對剪切稀化水凝膠的自動分裝應用進行可行性分析。目標是在 25 µl 和 100 µl 這兩個目標膠量下，能夠可靠地達到規定的 CV 值（變異係數）。這兩個膠量是在 96 孔和 384 孔微孔板中進行分裝的典型體積。

「我們經常遇到客戶要求實現特定液體的分液。我第一次看到注射器中的 GrowDex 水凝膠時，我意識到，要對這種水凝膠進行分裝並不容易，即使是稀釋後的狀態也是如此。但我也知道，我們的系統提供了多種可能性，能夠協助我們找到正確的解決方案。」Festo 應用中心員工 Manuel Rausch 解釋說。

解決方法：改變並優化產品和參數

Festo 採用壓控式分裝法來實現自動化液體運送。壓力和打開時間等參數可根據液體的特性進行靈活調整。在測試中，專家對所用的 Festo 產品和流程參數都進行了調整，如介質隔離閥、針頭、壓力和閥門打開時間。

事實證明，介質分離閥 VYKB-F12 和內徑較大的針頭，是將流動阻力保持在較低程度的最佳解決方案。歸功於精心設計的構造，也可使用精巧型壓力和真空產生器 PGVA-1，這樣就無需在實驗室中連接氣源。

最終，我們實現了一套出色 GrowDex 水凝膠分裝流程

Festo 的應用工程師開發了一套元件，可以分裝濃度為 0.75% 的 GrowDex 和濃度為 0.5% 的 GrowDex-T，每種物質與 DMEM 的混合比例為 1:1。CV 值均在規定的容差範圍內。

UPM 現在可以確信，在考慮到特定技術設置的情況下，可以自動分裝 GrowDex 水凝膠，以用於特定裝置中。「現在，自動化系統又取代了一項人工操作，3D細胞培養更可靠、更快速了。」UPM 公司的 Piia Mikkonen 欣喜表示。

這是我們雙方為減少動物材料的使用，同時提高3D培養結果的可靠性和可重複性而進行的一次協作。無論是在活性藥物成分篩檢、還是再生醫學領域，客製化的自動化系統都將在滿足監管要求方面發揮重要作用。

全球化、解決方案導向和互聯：生命科技應用工程設計

Festo 的生命科技應用工程設計部門在全球範圍內協助客戶尋找解決方案，並進行可行性研究和參數優化、培訓、原型製造、調試和安裝工作，以及確定客戶對新需求的各項要求。公司的應用工程師在液體運送、運動和液體控制領域擁有豐富的經驗。