Imec, det världsledande forsknings- och innovationsnavet inom nanoelektronik och digital teknik, presenterar denna vecka på sitt teknikforum ITF 2018 (Antwerpen, 23-24 maj), en ny organ-on-chip-plattform för farmakologiska studier med oöverträffad signalkvalitet. Den förenar imecs high-density multi-electrode array (MEA)-chip med en mikrofluidbrunnsplatta, utvecklat i samarbete med Micronit Microtechnologies, där celler kan odlas, tillhandahålla en miljö som efterliknar mänsklig fysiologi. Kan utföra flera tester parallellt, den nya enheten syftar till att vara en spelväxlare för läkemedelsindustrin, erbjuda högkvalitativa data i läkemedelsutvecklingsprocessen.

Varje år kommer en handfull nya läkemedel ut på marknaden, men i deras kölvatten kom inte tiotusentals läkemedelskandidater igenom. Ändå, denna resa kommer att ha tagit ett decennium och kostar miljarder. Det faktum att läkemedelsutveckling är så tidskrävande och kostsamt, beror på otillräckligheten hos de befintliga metoderna för läkemedelsscreeningsanalyser. Dessa nuvarande analyser är baserade på dåliga cellmodeller som begränsar kvaliteten på de resulterande data, och resultera i otillräcklig biologisk relevans. Dessutom, det finns en brist på rumslig upplösning av analyserna, vilket resulterar i oförmågan att screena enstaka celler i en cellkultur. Imecs nya organ-on-chip-plattform syftar till att åtgärda dessa brister och utmaningar.

Imecs lösningspaket 16, 384 elektroder, fördelade på 16 brunnar, och erbjuder multiparametrisk analys. Var och en av de 1, 024 elektroder i en brunn kan detektera intracellulära aktionspotentialer, bortsett från de traditionella extracellulära signalerna. Ytterligare, imecs chip är mönstrat med mikrostrukturer för att möjliggöra en strukturerad celltillväxt som efterliknar ett specifikt organ.

"Genom att använda spår, hjärtceller kan till exempel växa till en mer hjärtliknande vävnad. På det här sättet, vi tillverkar miniatyrhjärtan-på-ett-chip, gör det möjligt att testa läkemedels effekt i ett mer biologiskt relevant sammanhang. Imecs organ-on-chip-plattform är det första systemet som möjliggör on-chip multi-brunnsanalyser, vilket innebär att man kan utföra olika experiment eller – med andra ord – analysera olika föreningar, parallellt på ett enda chip, " förklarade Veerle Reumers, projektledare på imec. "Detta är en avsevärd ökning av genomströmningen jämfört med nuvarande enbrunnars MEA och vi siktar på att ytterligare öka genomströmningen genom att lägga till fler brunnar i ett system."

"Sammantaget är plattformen ett stort steg närmare att efterlikna ett riktigt hjärta utan att använda djur, " tillade Reumers. "Lägg till detta den betydande ökningen av genomströmning och den intracellulära upplösningen, och det blir tydligt att vår enhet förebådar en ny generation av läkemedelsscreeningsverktyg för läkemedelsindustrin."