Intervista a Gavin Jeffries di Fluicell

Intervista a Gavin Jeffries di Fluicell: “La biologia cellulare è al centro del nostro lavoro”

Conoscere bene le cellule aiuta a capire come funzionano gli organismi. Questo è uno degli aspetti che spingono scienziati, ricercatori e medici a creare una tecnologia di bioprinting per generare strutture viventi in grado di imitare l’ambiente reale dei tessuti umani. Le bioprinter oggi di solito implicano un meccanismo simile a una siringa per depositare il materiale cellulare all’interno di una struttura di gel o impalcatura, che aiuta a mantenere la forma 3D desiderata durante la stampa e viene quindi lavato via o sciolto. Una società svedese chiamata Fluicell è pronta a cambiare la tendenza in atto e ha appena rilasciato un nuovo sistema per la stampa 3D di celle. Basato sull’innovativa tecnologia di microfluidica a volume aperto, il loro nuovissimo sistema di bioprinting, Biopixlar , è in grado di generare tessuti biologici multicellulari dettagliati senzanecessità di una matrice di gel .

Biopixlar è progettato per gestire fonti cellulari scarse e preziose come cellule staminali, cellule primarie e biopsie dei pazienti. La società ha effettivamente iniziato a lavorare nei propri laboratori per la costruzione di modelli completi di tessuti e tumori, che di solito impiegano solo 24 ore per stampare grazie alla loro tecnologia. Il sistema è una piattaforma di scoperta all-in-one che consente la stampa di più tipi di celle diverse contemporaneamente con alta precisione e risoluzione. Una delle caratteristiche divertenti è l’interfaccia del gamepad, utilizzata per controllare manualmente la posizione della testina di stampa e depositare le celle. Inoltre, una configurazione di imaging a fluorescenza multicolore integrata consente il monitoraggio in tempo reale del processo di stampa e dell’analisi post-stampa.

Fluicell, una società spin-off della Chalmers University of Technology , in Svezia, è in circolazione dal 2012, sviluppando dispositivi hardware biotecnologici, compresi i sistemi BioPen e Dynaflow Resolve, ma la loro ricerca li ha portati a esplorare i cambiamenti nel mercato della bioprinting, vale a dire la produzione di repliche di tessuti simili all’uomo. Ne abbiamo parlato con Gavin Jeffries, co-fondatore e Chief Technology Officer di Fluicell, per comprendere il processo alla base di Biopixlar.

In che modo Fluicell è diventato un pioniere della microfluidica a volume aperto?

microfluidicaè essenzialmente il controllo di liquidi su scala ridotta ed è molto utile quando gli scienziati hanno bisogno di gestire le più piccole quantità di liquido o hanno campioni molto rari e hanno bisogno di risposte rapide. Negli ultimi 20 anni, la microfluidica ha compiuto notevoli progressi, ma si è ampiamente concentrata su dispositivi basati su chip, il che significa che l’intero campo è incentrato sull’inserimento di celle o liquidi all’interno di un altro dispositivo. Quando abbiamo fondato la società, abbiamo notato che avere qualcosa all’interno di un dispositivo era restrittivo, perché all’interno della biologia normalmente si desidera avere le cellule in una capsula di Petri o sul microscopio, non all’interno di un chip. Allo stesso tempo, volevamo sfruttare la potenza della microfluidica per utilizzare piccole quantità di campione e ottenere tempi di risposta molto rapidi, quindi essenzialmente abbiamo trovato un modo per controllare in modo molto preciso le pressioni positive e negative per consentire il controllo dei liquidi al di fuori del nostro chip microfluidico. Ciò significa che possiamo ancora avere la funzione di microfluidica ma in un volume aperto (praticamente in qualsiasi tipo di piattaforma biologica). Dal 2011, questa tecnologia è stata raccolta da diversi campi per la ricerca.

In che modo il gamepad semplifica l’esperienza dell’utente?

Biopixlar è una piattaforma di scoperta completa, con tutto ciò che è incorporato in essa. In realtà, proprio come un sistema di gioco, l’interfaccia del gamepad fornisce all’utente il controllo sulla reattività della macchina. Questo formato di controllo è ideale per le persone che entrano nella forza lavoro e che sono cresciute con interfacce avanzate, senza la necessità di utilizzare un mouse o una tastiera. Speravamo anche di concentrarci sul comfort di lavorare con il dispositivo, ad esempio, i ricercatori saranno in grado di ottenere una risposta diretta in tempo reale perché è completamente integrato con la microscopia, quindi vedranno tutto ciò che stanno facendo, ogni cellula che messo, proprio tutto.

Biopixlar è progettato per essere una piattaforma completa in cui la scienza della scoperta è la sua casa e il suo mercato. Ricerca e sviluppo, che si tratti di modelli di malattie o di interrogatori di sistemi biologici, l’utente ha il controllo sulla costruzione di questi modelli nella fase iniziale il più accuratamente possibile. Questi possono essere trovati nel mondo accademico e nell’industria farmaceutica, quindi sarà il nostro primo ponte tra i due segmenti di mercato.

Cosa rende Biopixlar così unico?

Dopo che uno strato di cellule viene deposto, Biopixlar consente loro di crescere e quindi modellarle usando un legante cellulare molecolare per posizionare il livello successivo di cellule e così via, costruendo strato per strato e usando l’agente legante extracellulare tra, che sarebbe naturalmente riprodotto dalle cellule. Abbiamo scelto di utilizzare componenti della matrice extracellulare che si formano naturalmente con le celle in modo che il dispositivo possa modellarli sulla parte superiore delle celle che sono stampate, consentendo il collegamento di più celle. In questo modo, i ricercatori non dovranno alloggiare le cellule in nessun legante per costruire in tre dimensioni.

Perché la vitalità cellulare è davvero elevata con il sistema Biopixlar?

Ciò è in gran parte a causa della microfluidica all’interno del dispositivo. Usiamo una cartuccia consumabile per caricare le celle, ma al suo interno è presente una serie di circuiti complessi che consentono la manipolazione di liquidi in un regime di non condivisione, in modo che i fluidi non si sfregino l’uno contro l’altro e le cellule siano molto più felici di trovarsi in questo tipo di nessun ambiente condiviso. Quando abbiamo modellato le celle in laboratorio, abbiamo notato che non vi è alcun impatto negativo delle celle stampate rispetto al metterle in un piatto. Inoltre, ci sentiamo a nostro agio e molto felici di interferire minimamente con le cellule quando le costruiamo nella struttura che vogliamo creare.

Pensi che Biopixlar avrà successo tra i ricercatori?

Siamo soli nel mercato della bioprinting perché non abbiamo bisogno di usare alcuna matrice di legame, il nostro obiettivo è quello di mettere le cellule il più vicino possibile tra loro in modo che inizino a comunicare immediatamente. La maggior parte dei modelli completi di tessuti e tumori che abbiamo costruito in laboratorio sono stati eseguiti entro 24 ore, e questo è in gran parte dovuto al fatto che non abbiamo nulla nel modo in cui le cellule comunicano tra loro. Inoltre, grazie al gamepad, possiamo vedere esattamente cosa stiamo facendo in tempo reale. La tecnologia stimola l’interesse nel campo perché le persone possono effettivamente vedere il ponte tra tecnologia avanzata e biologia e ora stiamo iniziando a raggiungere un punto in cui possiamo mostrare i risultati e le persone stanno iniziando a entusiasmarsi per loro.

Comprendere il comportamento cellulare è al centro di ciò che fai?

L’unica cosa su cui ci stiamo veramente concentrando sono le cellule. Con Biopixlar, gli scienziati non devono modellare le aree di inchiostro o di deposizione, non dovranno occuparsene e concentrarsi invece sulle cellule. Biopixlar ha un vantaggio unico nel vedere se qualcosa va storto perché se dovesse accadere qualcosa alle cellule o alla biologia durante il processo, sarà visto direttamente. Grazie alla microscopia ad alta risoluzione, possiamo interrogare le cellule mentre vengono stampate o mentre stanno crescendo. Questo approccio all-in-one per la piattaforma di scoperta è necessario per eseguire la bioprinting fornendo allo stesso tempo vantaggi sul modo in cui i tessuti biologici sono effettivamente costruiti.

Come descriveresti Biopixlar a un potenziale acquirente?

È una macchina ad alta risoluzione che si adatta a un ambiente di laboratorio confortevole con un’esperienza di facile utilizzo, costruita con microscopia per guardare le singole cellule. I ricercatori hanno bisogno di una micro-posizione accurata per spostarsi in tutti i microcomponenti pur avendo un’infrastruttura molto stabile perché si sta muovendo sulla scala delle dimensioni in micron, anziché sulla dimensione del millimetro, non vorremmo che vibrasse e perdere la calibrazione nel mezzo di un stampare. Nel complesso, è un dispositivo di risoluzione accessibile, originale e ottimale per gli spazi di laboratorio.

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