Entwicklung von Lab-on-a-Chip-Systemen zur Unterstützung der Früherkennung von Lungenkrebszellen.

Ein Forschungsteam der Technischen Universität Vietnam National University, Hanoi, hat erfolgreich ein multifunktionales Lab-on-a-Chip-System auf einer einzigen Plattform erforscht, entworfen und hergestellt, das die Trennung, Anreicherung, den Nachweis und die Quantifizierung zirkulierender Krebszellen (CTCs) aus Flüssigbiopsieproben ermöglicht und damit neue Anwendungsmöglichkeiten in der Früherkennung von Lungenkrebs eröffnet.

Das Wissenschafts- und Technologieprojekt „Forschung und Entwicklung eines Lab-on-a-Chip (LoC)-Geräts zur schnellen Erkennung und Quantifizierung von Lungenkrebszellen auf Basis eines Aptamer-Magnetnanopartikel-Komplexes und einer Impedanzsensorstruktur, angewendet auf fortschrittliche Point-of-Care-Geräte zur Unterstützung der Früherkennung und Diagnose von Lungenkrebs“ wird von Januar 2023 bis Dezember 2025 von Prof. Dr. Chu Duc Trinh und seinem Forschungsteam an der Technischen Universität durchgeführt.

Ziel dieses Projekts ist es, ein Verfahren zur Immobilisierung funktionaler magnetischer Nanopartikel auf Lungenkrebszellen mithilfe eines Aptamer-Nanopartikel-Komplexes zu entwickeln; einen Lab-on-a-Chip (LoC) auf Basis einer mikrofluidischen Chip-Plattform mit integriertem Impedanzsensor zu entwerfen und herzustellen; und ihn an Lungenkrebsproben aus inländischen Gesundheitseinrichtungen zu testen, um seine Wirksamkeit bei der Erkennung und Analyse von Krebszellen zu bewerten.

Illustratives Bild.

Dem Bericht zufolge hat das Team zehn Lab-on-a-Chip (LoC) bio-mikrofluidische Chips zur Trennung und Analyse von Krebszellen, drei komplette Systeme mit LoC-Chips inklusive automatischer Trenn- und Impedanzmessmodule, ein Herstellungsverfahren für mikrofluidische Chipstrukturen mit integrierten Sensorelektroden sowie ein Verfahren zur Funktionalisierung der Oberfläche magnetischer Nanopartikel mittels spezifischer Aptamere entwickelt. Alle Produkte erfüllten oder übertrafen die Anforderungen hinsichtlich Menge und Qualität.

Der bedeutendste neue Beitrag der Mission ist die erfolgreiche Entwicklung und Herstellung eines vollständig integrierten, multifunktionalen LoC-Systems auf einer einzigen mikrofluidischen Plattform.

Anders als frühere Studien, die sich oft auf einzelne Funktionen konzentrierten, integriert dieses System den gesamten Prozess von der Trennung und Anreicherung bis hin zur Detektion, Quantifizierung und Zellverpackung. Das Gerät kombiniert einen spezifischen biologischen Erkennungsmechanismus mittels eines Aptamer-Magnetnanopartikel-Komplexes mit präziser physikalischer Manipulation durch Magnetfelder, elektrische Felder und Mikroimpedanzsensoren und ermöglicht so die Analyse von Lungenkrebszellen.

Dieser Systemansatz ermöglicht die Ersetzung der derzeitigen manuellen, komplexen und zeitaufwändigen Testverfahren durch einen automatisierten Prozess, wodurch menschliche Fehler minimiert, die Analysezeit deutlich verkürzt und die Integrität der biologischen Proben sichergestellt wird.

Im Hinblick auf die Anwendung hat das Projekt eine vollständige, kompakte Geräteplattform geschaffen, die den Standards moderner Point-of-Care-Geräte (PoC) sehr nahe kommt.

Die erfolgreiche Integration komplexer Techniken auf einem kompakten Mikrochip bestätigt nicht nur die Kompetenz des Forschungsteams im Bereich der Mikrofluidik, sondern eröffnet auch neue Wege für die Entwicklung kostengünstiger, hochpräziser Geräte zur Früherkennung von Krebs mit dem Potenzial für einen breiten Einsatz in Gesundheitseinrichtungen der unteren Versorgungsstufen.

Krebs zählt zu den gesellschaftlichen Problemen unserer Zeit. Der quantitative Nachweis zirkulierender Tumorzellen (CTCs) bei Lungenkrebs in Flüssigbiopsieproben ermöglicht die Diagnose, Früherkennung, Prognose und Behandlung von Krebspatienten.

Die Forschung, Entwicklung und Fertigung von Lab-on-a-Chip-Systemen ermöglicht die Beherrschung der Technologie und den proaktiven Einsatz von Kerntechnologien und -verfahren zur Isolierung und zum Nachweis zirkulierender Tumorzellen (CTCs). Diese technologische Autonomie erlaubt die direkte inländische Produktion und Entwicklung und beseitigt die Abhängigkeit von ausländischen Komponenten.

Darüber hinaus hat die Entwicklung und Anwendung dieses Systems auch positive soziale Auswirkungen, wie beispielsweise die Entlastung des Gesundheitswesens und die Senkung der Diagnosekosten für Patienten. Eine frühzeitige und präzise Erkennung ermöglicht es Patienten, rechtzeitig behandelt zu werden, wodurch die Belastung für Familien und die Gesellschaft verringert wird.

Dieses System könnte auch Möglichkeiten zur Erstellung von Forschungsprodukten eröffnen und die wirtschaftliche und technologische Entwicklung im Gesundheitssektor in Vietnam fördern.

Zentrum für Wissenschafts- und Technologiekommunikation

Quelle: https://mst.gov.vn/phat-trien-thiet-bi-loc-ho-tro-phat-hien-som-te-bao-ung-thu-phoi-19725121115365691.htm