IMcoMET kämpft mit 3D-Mikrodruck gegen Hautkrebs
Das in Rotterdam ansässige Startup IMcoMET hat sich auf den medizinischen Sektor spezialisiert, insbesondere auf die Entwicklung von Lösungen zur Bekämpfung von Krebs, vor allem Hautkrebs. Ziel ist es, die interstitielle Flüssigkeit der Haut lokal zu extrahieren, die mit Biomarkern gefüllt ist, um sie zu untersuchen und die dermatologische Diagnostik zu verbessern. Das Vorhaben besteht also darin, die biomedizinische Forschung weiterzuentwickeln und personalisierte Lösungen anzubieten. Um dieses Ziel zu erreichen, stützt sich das Startup auf den 3D-Druck und insbesondere auf die Mikrodrucklösungen des amerikanischen Herstellers Boston Micro Fabrication. Dank seiner 3D-Drucker kann IMcoMET eine Mikronadeltechnologie entwickeln, mit der die Flüssigkeit präzise und lokalisiert extrahiert werden kann.
Die meisten Analysen am menschlichen Körper werden über das Blut durchgeführt, was mit invasiven Techniken und oft wenig aussagekräftigen Ergebnissen verbunden ist, da das Blut gerinnt. Aus diesem Grund sind andere Körperflüssigkeiten interessant, insbesondere die interstitielle Flüssigkeit der Haut. Dabei handelt es sich um eine Flüssigkeit, die zwischen den Zellen des Gewebes zirkuliert und in die viele Biomarker integriert sind. Meistens wird diese Flüssigkeit mithilfe von Mikronadeln extrahiert. Es gibt viele verschiedene Nadeln auf dem Markt – hohle, poröse usw. Eine der Herausforderungen bei dieser Methode ist die Menge der extrahierten Flüssigkeit: Die meisten dieser Mikronadeln, die man in die Haut sticht, reichen nicht aus, um eine ausreichende Menge zu erhalten. Man braucht also viele Nadeln, um das gewünschte Volumen zu erreichen, was nicht die einfachste und angenehmste Methode ist. Hier kommt das Startup IMcoMET ins Spiel: Ziel des Startups war es, ein präzises, minimalinvasives Gerät zu entwickeln, mit dem man auf einmal genügend Flüssigkeit entnehmen kann – und zwar auf sehr lokalisierte Weise.
Funktionsweise der von IMcoMet patentierten Technologie
Mikronadeln zur Extraktion präziser Biomarker
Die erste Generation des von IMcoMET entwickelten Mikronadelgeräts wurde auf herkömmliche Weise hergestellt. Die sogenannte M-Duo-Technologie besteht aus zwei Nadeln, die mit zwei Schläuchen verbunden sind, die an eine Mikroperistaltikpumpe angeschlossen sind. Da sie paarweise arbeiten, injiziert die eine Nadel eine Trägerflüssigkeit und die andere saugt sie an, alles gleichzeitig. Das System schafft eine Schleife, in der die Flüssigkeit kontinuierlich wandert. Die Flüssigkeit, die abgesaugt wird, ist also eine Mischung aus Trägerflüssigkeit und interstitieller Flüssigkeit. IMcoMET erklärt, dass es auf diese Weise möglich ist, zahlreiche Biomarker wie Exosomen, Proteine oder auch DNA zu erkennen.
Alexandre Motta, CTO des Startups, erklärt: „M-Duo Technology ermöglicht es also, alle löslichen Moleküle um die Einstichstelle der Nadel herum zu extrahieren. Unser Gerät befindet sich in der klinischen Testphase, aber wir wollen heute noch einen Schritt weiter gehen. Unser Ziel ist es, ein noch kleineres Gerät zu entwickeln, mit dem wir noch tiefer in die Haut eindringen können.“
Die Miniaturisierung dieses Verfahrens war jedoch mit einigen Herausforderungen verbunden. Zunächst einmal müssen die verwendeten Schläuche mit der Pumpe verbunden werden, was einen bestimmten Durchmesser für die Verbindung voraussetzt. Die beiden verwendeten Nadeln müssen jedoch nahe genug beieinander liegen, um richtig funktionieren zu können. Es mussten also zwei unabhängige, parallele Kanäle vorhanden sein, die nur 20 Mikrometer voneinander entfernt waren. Doch wie konnte man dieses Ergebnis und diese Genauigkeit erreichen?
Das 3D-gedruckte Utensil von BMF
BMF-Technologie für noch höhere Auflösungen
Hier stieß IMcoMET auf die 3D-Mikrodrucktechnologie von Boston Micro Fabrication. Diese basiert auf einem Mikroprojektionsstereolithografie-Verfahren (PµSL) und erreicht sehr hohe Druckauflösungen – zwischen 2 und 50 Mikrometern – sowie Toleranzen zwischen 10 und 25 Mikrometern. Die Technologie wird zur Herstellung der Kappe verwendet, mit der die Nadeln an ihrem Platz gehalten werden. In diesem Bauteil sind auch zwei Kanäle mit einem Durchmesser von 100 Mikrometern integriert, die nur 20 Mikrometer voneinander entfernt liegen. Sie sind so angeordnet, dass die daran angeschlossenen Röhren V-förmig abgehen, jede auf ihrer Seite.
Alexandre Motta fährt fort: „Dank dieser Technologie können wir unsere Nadeln nach Belieben einstellen – zum Beispiel die Tiefe variieren – und so die interstitielle Flüssigkeit abbilden.“ Er ist auch zuversichtlich, was die Phase der Produktion des Geräts in größerem Maßstab angeht, da die Druckplatte des Mikrodruckers die gleichzeitige Herstellung mehrerer Kappen ermöglicht. Sein Fazit: „Die Technologie von Boston Micro Fabrication ist ideal für die Genauigkeit und Auflösung, die wir erreichen wollen, wo das SLA-Verfahren dies nicht zulässt. Sie ist außerdem viel erschwinglicher als der Nanodruck und ermöglicht eine schnelle Skalierung. Es ist eine ausgezeichnete Wahl für IMcoMET und wir sind bereits dabei, weitere Projekte mit den BMF-Teams zu entwickeln.“
Die Kappe schließt die beiden Mikronadeln ein
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*Bildnachweise: Boston Micro Fabrication
