Mikrofluīdikas čips ar multidetekcijas moduli nPEF inducētu gēnu ekspresijas novērtēšanai (2021.-2023.)

Projekta vadītājs  Arūnas Stirkė

Vienošanās Nr. 1.1.1.2/16/I/001

Pētniecības pieteikuma Nr. 1.1.1.2/VIAA/4/20/739

 

Gan sabiedrība, gan farmācijas uzņēmumi pieprasa bez zāļu un imūnmodulācijas tehnoloģijas vēža ārstēšanai. Bioloģijas un fizikas apvienošana vēl vairāk adresē biosavietojamību, lai pilnībā nodrošinātu mikrofluīdikas čipu funkcionalitāti un uzticamību vēža ārstēšanai. Sasniegumi mikrofluīdikas un mikroveidošanas jomā ir attīstījuši dinamiskās šūnu kultūras sistēmas in vitro modeļos, lai atdarinātu cilvēka orgānus. Šī projekta mērķis ir attīstīt mikrofluīdikas čipus ar vairākiem detekcijas moduļiem, lai novērtētu nsPEF inducētu gēnu ekspresijas pielietošanu melanomas gēnu terapijas pielietojumam.

 

Projekts tiek īstenots Latvijas Universitātes Cietvielu fizikas institūtā no 01.01.2021. līdz 30.06.2023. Projekta kopējās izmaksas ir 111 504.90 EUR.


Jaunumi par projektu

04.10.2021.

Saskaņā ar impulsa elektriskā lauka simulāciju ar COMSOL tika mainīts 3D CAD dizains. Tomēr pirmajam testam tika izvēlēts 2 mm attālums starp elektrodiem. Tika pasūtīta CAD izstrādāta ēnu maska elektrodu izgatavošanai. To izmantos zelta izsmidzināšanai uz COC priekšmetstikla, lai izgatavotu elektrodus. Lai saglabātu ieplūdes un izplūdes precizitāti šķidrumu apstrādei mikrofluidiskajā mikroshēmā, tika ieviesta lāzera apstrāde. Divu veidu lāzera apstrādes sistēmas - pikosekunde un femtosekunde - tika pārbaudītas ar COC griešanu un gravēšanu (1. attēls). Turklāt mani uzaicināja pārstāvēt savu zinātnisko karjeru Lietuvas Zinātnes, inovāciju un tehnoloģiju aģentūras organizētajā tīkla pasākumā „Mūsdienu zinātnieka izvēle”.

1. attēls. Attēls atspoguļo rezultātus pēc COC slaidu apstrādes ar lāzeru. A. Gravēšana, izmantojot pikosekundes lāzeru. B. Caurums, ko izveidojis femtosekundes lāzers. C. Gravēto kāpņu profils redzams pie ieliktņa A.


11.07.2021.

Tika izveidoti vairāki mikrofluīdikas 3D CAD čipu dizaini. Balstoties uz dizainiem izmantojot COMSOL tika uzmodelēts pulsēta elektriskā lauka sadalījums starp elektrodiem (1. attēls), kas iziet cauri membrānai un caurumiem membrānā. Tika secināts, ka optimālais attālums starp elektrodiem nedrīkst pārsniegt 1,5 mm. Pēc elektriskā lauka sadalījuma analīzes pār membrāna porām izskatās, ka elektriskais lauks pastiprinās sešas reizes. Šie risinājumi būtu jāņem vērā nākotnes impedences spektroskopijas vai transepitēlijas elektriskās pretestības mērījumu eksperimentiem un modelēšanai. Turklāt tika uzsākta elektrodu izgatavošana izvēlētiem COC polimēru priekšmetstikliņiem. Sudrabs tika termāli nogulsnēts un sildītiem un nesildītiem COC priekšmetstikliņiem. Testi ar adhēzijas līmlenti parādija, ka nav liela starpbība starp sildītien un nesildītiem paraugiem. Lai novērtētu kā plazmas apstrāde ietekmē adhēzijas īpašības starp plastmasu un sudraba elektrodiem (plānākais aptuveni 300 mm), COC priekšmetstikliņi tika apstrādāti ar plazmu.

Att. 1. Pulsētā elektriskā lauka sadalījums atkarībā no elektrodu attāluma.


31.3.2021.

Tika pabeigts literatūras apskats. Apkopotie raksti tika izmantoti 3D projektēšanai un lekcijas sagatavošanai par šūnu elektrostimulāciju un mērījumiem čipos. Lai izstrādātu primāro un vienkāršoto mikrofluidiskā čipa konceptu ar vairākām detektēšanas īpašībām, tika izmantota 3D datorizētās projektēšanas (CAD) programma. Ierīces 3D koncepts ir ļoti svarīgs solis pirms tiek sākts pārejas process uz galvenajām veidnēm mīkstās litogrāfijas procesam. Tika izvēlēti materiāli primārā mikrofluīdikas čipa konceptam ar multidetekcijas īpašībām melanomas šūnu līnijas audzēšanai. Pētnieks tika apmācīts un sertificēts darbam LU CFI tīrtelpās.