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Deutliche Effizienzsteigerung in der Antikörperforschung mithilfe von Bürkert

Die Fortschritte in der medizinischen Diagnose und Behandlung entwickeln sich ständig weiter, allerdings ist die Entwicklung eines neuen Verfahrens für einen kommerziellen, skalierbaren Prozess ein langwieriger und schwieriger Weg. Bürkert Fluid Control Systems konnte dank seinem umfassenden Fachwissen in der Mikrofluidik einen entscheidenden Beitrag leisten, um Antikörper-Biotherapeutika viel effizienter zu identifizieren und zu isolieren.

Cambridge ist ein Zentrum für den Bereich Life Sciences und die Erschaffung neuer Biotechnologie im Vereinigten Königreich. Sphere Fluidics ist eines der wenigen Unternehmen, die in fortschrittliche Forschungs- und Entwicklungsprojekte einbezogen werden. Als Innovationstreiber für Technologien hat das Unternehmen dabei die Aufgabe, die entwickelten Theorien zu verwirklichen. Für die Serienentwicklung eines Produkts aus der Mikrofluidtechnik schlossen sie sich mit dem Unternehmen The Technology Partnership (TTP) zusammen, das auf Biomedizintechnik spezialisiert ist.

Innovative Lösungen

Bürkert hat bereits öfter mit TTP zusammengearbeitet, das in der Rolle eines wissenschaftlichen Beraters auftritt und für verschiedene Unternehmen die Ressourcen ausfindig macht, die diese benötigen, um ihre Technologie zu entwickeln und diese im kommerziellen Maßstab herzustellen. Bürkert liefert innovative Lösungen für eine Vielzahl von Herausforderungen, vor die Entwicklungsteams gestellt werden, und bietet im Bereich der Flüssigkeitssteuerung, insbesondere für Mikrofluidik- und Hygieneanwendungen, fachkundige technische Beratung.

Therapeutika auf Antikörperbasis entwickeln sich schnell zu einer wichtigen Therapeutika-Klasse der modernen Medizin, insbesondere was die Behandlung von Krebs und Autoimmunerkrankungen betrifft. Herkömmliche Screening-Methoden zur Untersuchung großer Zellgruppen, die bei der Antikörper-Identifizierung während der Lead-Selektion verwendet werden, sind jedoch sehr zeitaufwändig, teuer und ineffizient.

Bis vor kurzem wurden manuelle oder halbautomatische Technologien wie Zellsortierung, Kolonieentnahme und Zell-Imaging dazu verwendet, seltene Zellen, die antigenspezifische Antikörper als Sekret absondern, zu screenen und zu isolieren. Diese antigenspezifischen Antikörper können verwendet werden, um auf ein bestimmtes nachweislich vorhandenes Antigen einzuwirken, oder als diagnostisches Werkzeug, um ein vorhandenes Antigen nachzuweisen.

Entwicklung neuer Technologien

Sphere Fluidics hat ein Verfahren entwickelt, mit dem einzelne Zellen zu Zwecken der Analyse und Charakterisierung isoliert werden können. Bei diesem Verfahren werden seltene antigenspezifische B-Zell- und Hybridom-Klone selektiv aus großen Ausgangspopulationen isoliert. Unter Verwendung der geschützten mikrofluidischen Picodroplet-Technologie werden bei diesem Verfahren Zellen in einzelne wässrige Picoliter-Volumenkompartimente (sog. Picodroplets) in einer Ölemulsion unterteilt.

Für die Entwicklung einer kommerziellen Lösung warf dies zwei große Probleme auf: Das Regelventil zur Dosierung der Trennflüssigkeit, musste sehr schnelle Öffnungs- und Schließzeiten gewährleisten können, und die Dichtungen mussten mit dem Trägeröl kompatibel sein.

Die Zellkonzentration in der wässrigen Lösung bestimmt die Anzahl der Zellen, die in jedem Picodroplet eingekapselt sind. Die Picodroplets werden anschließend analysiert und sortiert und nur diejenigen, die eine einzige Zelle enthalten, die antigenspezifische Antikörper produziert, werden auf Mikroplatten gesammelt.

Auswahl passender Komponenten

Basierend auf dem Durchfluss und der Größe der benötigten Picodroplets konnte Sphere Fluidics die benötigte Schaltgeschwindigkeit für das Ventil und das erforderliche Volumen berechnen. Bis zu diesem Zeitpunkt war das Unternehmen nicht in der Lage gewesen, ein Ventil zu finden, das die erforderliche Geschwindigkeit und chemische Beständigkeit bietet.

Als Spezialist für Regelsysteme, insbesondere für Mikrofluidik-Anwendungen, wandte sich TTP für die Bereitstellung eines Hochfrequenzregelventils an Bürkert, das ein sehr kleines Totvolumen aufweist und mit dem oben genannten fluorierten Öl kompatibel ist.

„Wir haben das Whisper Valve Typ 6712 vorgeschlagen, da es uns für die Zwecke dieser Anwendung ideal geeignet schien. Das Ventil wurde speziell für Laboranwendungen entwickelt, hat eine Schaltfrequenz von 50 Hz und entwickelt beim Schalten einen Geräuschpegel von unter 36 dB.“

Emmett O’Sullivan, Account Manager bei Bürkert

Typ 6712

2/2-Wege Whisper Valve mit Medientrennung

Typ 6712
  • Höchste chemische Beständigkeit bei minimalem internen Volumen
  • Kompaktes Design mit 7 mm Baubreite
  • Nennweite 0,8 mm (3 bar) und 0,4 mm (5 bar)
  • Schaltgeräusch < 36 dB
  • Für Dosieranwendungen mit exzellenter Spülbarkeit

Das Bürkert-Ventil wurde zwei Wochen lang getestet und dabei wurde schnell klar, dass das Ventil die ideale Lösung war. Nach weiteren Beratungen wurde das Projekt zum Bau des kommerziellen Benchtop-Analysesystems genehmigt. Das Cyto-Mine® Einzelzell- Analysesystem ist das erste Gerät seiner Art, das in der Lage ist, Millionen einzelner Zellen an nur einem Tag zu analysieren, zu sortieren und zu dosieren.

Infolgedessen ist Cyto-Mine® bereits zu einem kommerziellen Erfolg geworden und bietet bei der Identifizierung und Entwicklung von Biotherapeutika enorme Verbesserungen in Bezug auf Geschwindigkeit und Produktivität.

„Sphere Fluidics wusste genau, was es für die Umsetzung des Projekts benötigen würde, und TTP erkannte, dass Bürkert das geeignete Unternehmen ist, um das notwendige Fachwissen bereitzustellen. Mit dem Whisper Valve haben wir nicht nur die erforderliche Schaltfrequenz und chemische Beständigkeit bieten können, sondern auch eine geräuscharme Lösung, die ideal für den Einsatz in Laborumgebungen geeignet ist. Angesichts dieses positiven Ergebnisses sind wir zuversichtlich, in Zukunft erneut mit Sphere Fluidics zusammenarbeiten zu können.“

Emmett O’Sullivan, Account Manager bei Bürkert

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