Die Johns Hopkins University reiht sich in die Liste der renommierten Organisationen und Institute ein, die mit Potomac Photonics eine Partnerschaft für die schnelle und kostengünstige Herstellung von Mikrofluidikgeräten eingegangen sind

Potomac freut sich, an immer innovativeren Anwendungen der Mikrofluidik-Technologie zu arbeiten, während wir die Grenzen der fortschrittlichen Fertigungsmöglichkeiten immer weiter ausdehnen. Diese so genannten "Lab on a Chip"-Geräte haben die Diagnostik so weit miniaturisiert, dass erschwingliche Tests eine hochspezifische Forschung ermöglichen. Ein Team im Gerecht-Labor im Fachbereich Chemie- und Biomolekulartechnik am Institut für NanoBioTechnologie der Johns Hopkins University [JHU] beispielsweise nutzt die Mikrofluidik, um Krebsdiagnosen auf neuartige Weise zu erforschen.

 

Daniel Lewis, Doktorand in der Gruppe, erklärt, dass Hypoxie, ein Zustand, in dem ein Tumor nicht ausreichend mit Sauerstoff versorgt wird, ein entscheidender Faktor für das Fortschreiten und die Metastasierung vieler Krebsarten ist, einschließlich Weichteilsarkomen. Diese Gruppe bösartiger Krebsarten wie das Kaposi-Sarkom, das bei Patienten auftritt, die mit dem AIDS-Virus infiziert sind, führt allein in den Vereinigten Staaten zu etwa 13.000 neuen Fällen pro Jahr, wobei 25-50 % der Patienten eine rezidivierende und metastasierende Erkrankung entwickeln. Aktuelle klinische Daten deuten darauf hin, dass das undifferenzierte pleomorphe Sarkom (UPS) einer der aggressivsten Sarkom-Subtypen ist, der häufig zu tödlichen Lungenmetastasen führt, die unempfindlich gegenüber Radio-/Chemotherapie sind.

 

Da sich in Tumoren häufig Sauerstoffgradienten entwickeln, wenn sie über ihre Gefäßversorgung hinauswachsen, was zu heterogenen Bereichen mit Sauerstoffmangel führt, konzentriert sich Daniels Arbeit darauf, zu verstehen, wie Sauerstoffgradienten die frühen Stadien der Tumormetastasierung regulieren. Er beschreibt seine Forschung: "Mit Hilfe eines sauerstoffkontrollierenden Hydrogels haben wir ein 3D-In-vitro-Modell entwickelt, mit dem wir die Reaktionen von Krebszellen auf Sauerstoffgradienten und niedermolekulare Inhibitoren analysieren können. Mit diesem Ansatz stellen wir ein bisher unbekanntes Konzept vor, bei dem Sauerstoff während der Invasion von Sarkomtumoren als physikotaktisches Mittel in 3D wirkt. Mit diesem Konzept etablieren wir auch das 3D-In-vitro-Modell als Plattform für die Erprobung von therapeutischen Zielen und Maßnahmen zur Behandlung von Sarkomen und möglicherweise anderen Krebsarten."

 

Bei der Entwicklung neuer mikrofluidischer Geräte wollte Daniel PMMA verwenden, ein nicht durchlässiges Material, von dem sich das Team eine bessere Kontrolle der Sauerstoffspannung und -konzentration versprach. Die schuleigene Maschinenwerkstatt konnte die für diese heikle Aufgabe erforderliche Präzision und Auflösung der Mikrobearbeitung nicht bieten. "Die herkömmliche Bearbeitung hinterlässt Werkzeugspuren", sagt Daniel. "Diese Rillen können bis zu 500 nm groß sein, was die kleinen Zellen in unserer Probe stark beeinträchtigt. Außerdem wird Acrylglas bei der Bearbeitung trüb, so dass wir eine anspruchsvollere Fertigungslösung benötigten."

 

Potomac war in der Lage, Daniels Spezifikation für die Kanalbreite von 175 bis 250 Mikron in PMMA mit Hilfe der Mikro-CNC-Technologie, die für die Medizintechnik- und Biotech-Industrie entwickelt wurde, problemlos zu erfüllen. Da wir eine Reihe von Werkzeugen im Haus haben, können wir das richtige Werkzeug für eine bestimmte Aufgabe einsetzen. Mit der Lasermikrobearbeitung können zum Beispiel mikrofluidische Kanäle mit einer Breite und Tiefe von nur 10 Mikrometern hergestellt werden. In diesem Fall war die Mikro-CNC-Bearbeitung für die Kanalgröße am sinnvollsten und lieferte die glatte Oberfläche, die das Team benötigte.

Wir sind immer wieder begeistert, wenn wir unsere fortschrittlichen Fertigungsfähigkeiten in die Forschung einbringen können, zum Beispiel in die Krebsdiagnostik und -behandlung. Wir lieben zwar alle Werkzeuge, mit denen wir täglich arbeiten, aber die wahre Befriedigung liegt darin, wie unsere fortschrittlichen Fertigungsmaschinen Leben verbessern und manchmal sogar retten.

 

Lesen Sie mehr über das Fast Track-Programm für mikrofluidische Geräte von Potomac für eine wirtschaftliche und schnelle Umsetzung