Met behulp van Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS) voor diagnostische instrumenten te ontwikkelen

Ik ben U De Mercy, ik ben de hoofdonderzoeker van Bio Stick MAMs in Medicine Labs. Ik heb mijn doctoraat aan de Stanford University gedaan in elektrische techniek. Ik deed een postdoc aan de Harvard Medical School bij MGH en werkte aan bio akoestische MAMs of meestal bio MA's.

En nu ga ik door als faculteit aan de Harvard Medical School aan Harvard MIT Health Sciences and Technology. En ik ga door met mijn onderzoek waar ik erg van geniet. Het werk dat ik tijdens mijn doctoraat deed, was erg gerelateerd aan druppels en het gebruik van akoestiek om precieze grootte druppels te genereren en hun locatie en positie te controleren om zeer gevoelige polymeren af te zetten.

Nu passen we vergelijkbare technologieën toe om cellen in druppels in te kapselen en ze vervolgens op de oppervlakken te plaatsen voor verschillende toepassingen in weefsel engineering om cellen op de oppervlakken af te drukken om cellen te patrooneren. Ook zijn er toepassingen waarbij je wilt zien dat je enkele cellen of een enkele cel kunt inkapselen of uit dezelfde populatie kunt nemen en om de verschillen tussen dezelfde populatie van de ene cel naar de andere te zien, kan het inkapselen van cellen in druppels met hoge doorvoersnelheden zoals 10.000 cellen per seconde een soort snelheden zijn erg belangrijk en erg nuttig om biologische problemen te begrijpen. Dus mijn onderzoek heeft momenteel twee pijlers, zou ik zeggen.

De ene is dit werk met celinkapsling waar ik zojuist over heb gesproken. Hoe kunnen we een cel in een druppel verpakken en hoe kunnen we dit herhaaldelijk en betrouwbaar doen zonder de cellen te schaden? Dus nadat de cel is uitgeworpen of in de druppel is ingekapseld, moeten we in staat zijn om de cel precies op een oppervlak te lokaliseren, de cel moet functioneel en levend en levensvatbaar zijn.

Het mag niet worden beschadigd door de effecten van de uitwerping en dergelijke. Dus momenteel hebben we een systeem waarbij we akoestische druppel gefocuste golven gebruiken om deze druppels te genereren van open poelen waar we tot aan enkele cellen in deze zeer kleine druppels kunnen inkapselen die vergelijkbaar zijn met de celgrootte. Dat is erg opwindend in termen van het toepassen hiervan op celprinten en weefsel engineering.

De andere kant van mijn onderzoek is weer het gebruik van deze MAMs micro-elektromechanische systeem technologieën om goedkope diagnostische tools te ontwikkelen. Deze onderzoek gebruikt meestal microfluïdische benaderingen waarbij we heel bloed kunnen introduceren, zeer kleine volumes zoals bloed van een vingerprik, minder dan 10 microliters dat u kunt introduceren in een chip. En vanuit dat bloed kunnen we of u kunt bepaalde subcellulaire populaties van heel bloed vastleggen.

Waarom is dit belangrijk? Waarom zou dit goedkoop moeten zijn voor toepassingen in de wereldgezondheidszorg? Op de top van de berg in Afrika, je wilt bijvoorbeeld voor een HIV-patiënt kunnen zeggen hoeveel CD vier T-lymfocyten deze patiënt heeft. Omdat de Wereldgezondheidsorganisatie zegt dat onder de 200 CD vier cellen per microliter, moet je beginnen met het behandelen van de patiënten. In de ontwikkelde wereld gebruik je honderdduizenden dollars van vert flow cytometers om deze gegevens te krijgen.

En het duurt natuurlijk tijd om te gebruiken en vaardigheid natuurlijk om deze enorme tafel grote machines te kunnen gebruiken. Onze kleine chip kan worden geïntroduceerd, deze kleine vingerprik van 10 microliters van heel bloed en het zal de CD vier cellen vastleggen met behulp van de oppervlakte-eiwitaffiniteiten. En dan kun je snel deze cellen tellen die zijn vastgelegd omdat je weet dat er CD vier cellen zijn die aan CD vier-eiwitten antilichamen op het oppervlak van de chip zijn bevestigd.

Door de stroomsnelheden en schuifspanning te regelen, kun je ervoor zorgen dat de specificiteit en efficiëntie voor deze celtypen geoptimaliseerd zijn. En er is natuurlijk altijd niet-specifieke binding, maar door onze zuivere benaderingen minimaliseren we deze effecten en zorgen ervoor dat tussen plus minus 10% fouten, wat voldoende is om een diagnostische of prognostische beslissing te nemen op de top van de berg in Afrika. Dus dit heeft interessante toepassingen voor de wereldgezondheidszorg, evenals deze lage kosten technieken die wegwerpbaar zijn, kunnen van invloed zijn op de ontwikkelde wereld omdat nu deze snelle bloedtesten die echt goedkoop zijn, invloed kunnen hebben op de tests die we in de ontwikkelde wereld gebruiken.

Als ze worden geoptimaliseerd naar hogere niveaus van efficiëntie en specificiteit, waarvan onze initiële gegevens aantonen dat ze dat kunnen zijn, dan zal het zeker ons leven beïnvloeden. Toen ik mijn doctoraat voor het eerst voltooide, wist ik meer over microfluïdica en dat in MAMs meer dan wat dan ook kon ik zien, vooral met de druppeltoepassing, kon ik zien dat als ik cellen kon afdrukken en cellen kon inkapselen of manipuleren van enkele cellen, enkele cellen, dat het geweldige toepassingen zou hebben in het gebied van biotechnologie. En ik was erg geïnteresseerd in dingen te doen die daadwerkelijk een impact zouden hebben op het leven van mensen.

Ik gebruikte deze technologieën toe te passen op de halfgeleiderindustrie, maar toen wilde ik direct nuttig zijn voor mensen. Dus dat is wat me richtte op problemen in de gezondheidszorg. En daarom heb ik een grote verschuiving gemaakt en kwam naar een ziekenhuis, mass general hospital voor de postdoc.

En daar, weet je, werd ik meer en meer blootgesteld aan problemen en het lijkt, en het is allemaal duidelijk dat een van de grootste problemen van de wereld vandaag de wereldgezondheidszorg is en er komen ziekten zoals tuberculose, HIV die duizenden mensen per dag doodt. En deze mensen sterven niet omdat de medicijnen er niet zijn, maar omdat er niet genoeg diagnostische hulpmiddelen zijn, die veel duurder zijn dan de bestaande medicijnen. Dus ik ken de technologische kant van de dingen heel goed.

Ik kreeg, ik werd blootgesteld aan de biologische problemen en hoe meer ik erover leerde, hoe meer ik kon zien dat ik een impact zou kunnen hebben. En zo groeide het van daaruit. En het gaat nog