Biopuce microfluidique modulaire

Sujet de recherche



L'Institut des techniques de microstructures du KIT (Karlsruher Institut für Technologie), développe depuis de nombreuses années des systèmes microfluidiques à base de polymères pour des applications analytiques, biologiques et médicales. Ces systèmes se composent généralement de deux chambres de logement microstructurées qui sont séparées par une membrane poreuse. Les chambres sont fabriquées par gaufrage à chaud en polymères biocompatibles tels que le polycarbonate (PC), le polyéthylène téréphtalate (PET) ou les copolymères oléfiniques cycliques (COC). L'assemblage est réalisé selon différentes stratégies de fabrication, telles que des techniques particulières de collage, le collage thermique ou le soudage par ultrasons.

En coopération avec différents partenaires en biologie et en médecine, ces systèmes ont été utilisés pour étudier la différenciation des cellules souches animales, la migration des cellules cancéreuses dans un vaisseau sanguin artificiel ou pour simuler la barrière hémato-encéphalique. En coopération avec l'Institut botanique du KIT, un bioréacteur microfluidique pour les cellules végétales a été développé afin de combiner les cellules avec différentes fonctions métaboliques de manière modulaire et ainsi pouvoir générer de nouveaux principes actifs.

Cette technologie sera désormais adaptée aux problèmes spécifiques du projet :

Afin de libérer le potentiel métabolique dormant des souches fongiques, des conditions très spécifiques doivent souvent être remplies, consistant souvent à activer des signaux provenant d'autres organismes. Habituellement, ces conditions sont inconnues. Pour détecter et identifier de tels signaux, une plate-forme est nécessaire, où différentes cellules peuvent communiquer, mais restent physiquement séparées (nécessaires pour détecter la source du signal).

En plus de la modularité en tant que fonctionnalité centrale, cette plateforme doit offrir la possibilité de cultiver des cellules dans un petit volume, couplée à l'afflux et à l'efflux de milieux et de signaux solubles. Le bioréacteur microfluidique pour cellules végétales répond exactement à ces exigences et peut ainsi être utilisé comme modèle pour intégrer des fonctionnalités supplémentaires pertinentes pour le projet. Ce bioréacteur sera désormais étendu à une configuration à trois niveaux, de sorte que les cellules végétales puissent non seulement être placées en aval des donneurs fongiques, mais à leur tour se trouver en amont de récepteurs fongiques (par exemple, les souches fongiques fluorescentes développées par le partenaire IBWF).




Publication

Maisch J, Kreppenhofer K, Büchler S, Merle C, Sobich S, Luy B, Ahrens R, Guber A, Nick P (2016) Time-resolved NMR metabolomics of plant cells based on a microfluidic chip. J Plant Physiol 200, 28-34





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