Highlights 2024/25 03 Controlled Pneumatics 22 – 23 Aus der Praxis Automatisiertes Patch Clamping in der Medikamentenentwicklung Controlled Pneumatics Fast ein Drittel aller Krankheiten werden von Funktionsstörungen der Ionenkanäle von Zellen ausgelöst. Ionenkanäle umfassen eine vielfältige und umfangreiche Kategorie von Membranproteinen, die als so genannte Transducer für elektrische Signale dienen und die elektrischen Eigenschaften aller lebenden Zellen regulieren. So spielen Ionenkanäle beispielsweise eine zentrale Rolle bei der Erzeugung von Aktionspotenzialen in erregbaren Zellen, wie sie in Herz und Gehirn vorkommen. Automatisierung für schnellere und präzisere Ergebnisse Mit seinen Patch-Clamp-Systemen beschleunigt Sophion die Entwicklung von Medikamenten, die Kanalopathien wie Mukoviszidose, Epilepsie oder Herzrhythmusstörungen mildern oder beheben können. Die automatisierte Lösung löst die traditionelle, sehr aufwendige manuelle Methode des Patch Clamping ab. Mit Patch Clamping wird die Bewegung von Ionen durch Zellmembranen über Ionenkanäle direkt gemessen. Dabei wird die Zellmembran mit einer Pipette oder einem kleinen Loch in einer Oberfläche dicht verschlossen. Durch Anlegen eines leichten Vakuums kommen der innere Inhalt der Zelle und die Lösung in direkten Kontakt, so dass Elektroden sehr kleine elektrische Ströme messen können, die über die Zellmembran durch die Ionenkanäle fließen. Dieser Untersuchungsprozess lässt sich durch Automatisierung nicht nur wesentlich beschleunigen, durch die hohe Präzision der Prozesse sind auch die Untersuchungsergebnisse wesentlich stabiler. Mit den neuen Systemen ist die gleichzeitige Messung von 8, 16, 48 oder 384 Zellen möglich, so dass Forscher mehr Replikate und mehr Daten für Forschung, Charakterisierung oder sogar Screening erhalten. Integraler Bestandteil des Systems: VTEP Sophion und Festo verbindet eine langjährige erfolgreiche Zusammenarbeit. Für sein aktuelles halbautomatisches 8-kanaliges System war Festo deshalb von vorneherein Partner für dieses Projekt. Die Proportional-Ventilinsel VTEP mit ihren extrem schnellen Kommunikationsprotokollen und der hohen Präzision im Bereich von ±2 mbar entsprach genau den Anforderungen, die die Entwickler an das neue System stellten. Denn höchste Präzision ist der Schlüssel, damit die Experimente funktionieren. Übt man zu wenig Druck aus, wird die Zellmembran nicht brechen. Bei zu hohem Druck kollabiert die Zelle. Deshalb sind Proportional-Ventilinseln mit Piezotechnologie wie VTEP ideal für die sensitive Arbeit an menschlichen Zellen. Kompaktheit als Vorteil Ein weiterer Vorteil der proportionalen Ventilinsel ist ihre Kompaktheit, die durch die eingesetzten Piezoventile möglich wird. Die kleinen und kompakten Druckregelventile sind perfekt für den Einbau in die Instrumente von Sophion geeignet. Je nach Konfiguration verwenden automatisierte Patch-Clamp-Systeme 12 bis 54 unabhängige Druckkanäle, die mit bis zu sechs Ventilinseln geregelt werden. Die Systeme überzeugen: Laut Sophion nutzen 75 % der 20 weltweit größten Pharmaunternehmen und viele Universitäten die Lösungen von Sophion zur Entwicklung von Medikamenten. In den automatisierten Patch-ClampLösungen des dänischen Unternehmens Sophion Bioscience sind die Druckregelventile von Festo seit über 15 Jahren ein fester Bestandteil. Dank der hohen Präzision der neuen Proportional-Ventilinsel VTEP lassen sich die Ionenkanäle menschlicher Zellen noch besser untersuchen. Der dadurch erreichte hohe Standardisierungsgrad der Untersuchungen ermöglicht eine schnellere Entwicklung von Arzneimitteln und die Erforschung von möglichen Nebenwirkungen. Kompakt und hochpräzise: VTEP hält den Druck im Bereich von 2 mbar über Stunden ohne Abweichung. „Proportional-Ventilinseln mit Piezotechnologie wie VTEP sind ideal für die sensitive Arbeit an menschlichen Zellen.“ Jens Hennecke, Leiter Hardwareentwicklung, Sophion
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