Un progetto per la diagnosi in vitro di cellule tumorali
Questo articolo tratta di un argomento di particolare importanza diagnostica: lo studio e la sperimentazione di un dispositivo diagnostico destinato ai trattamenti in vitro di cellule tumorali. Elemaster, in partnership con il Cliente, si è posta un obiettivo ambizioso: definire un percorso tecnologico di progettazione e di prototipazione in grado di sostituire con un sistema automatico un processo prevalentemente svolto in modalità manuale. Si trattava quindi di passare dall’uomo alla macchina, affinchè fosse possibile svolgere l’elaborazione diagnostica in modo più veloce, con sistematicità e interessando quantità molto più consistenti di campioni trattati. Velocità, uniformità, dimensione scalare.
Una macchina per la vita
Perché una macchina? Lo scopo dell’apparecchio sviluppato da Elemaster è quello di analizzare in vitro cellule tumorali vive per poter sperimentare su di esse l’efficacia di alcune terapie antitumorali. Un passaggio di grande importanza: contrariamente a quanto viene fatto oggi, permette di ridurre se non addirittura di evitare la sperimentazione sul paziente. La macchina consente di verificare l’efficacia della chemioterapia direttamente sul metabolismo della cellula tumorale anziché sul paziente stesso.
Come funzionano le cellule?
“La modestia si addice allo scienziato, ma non alle idee che sono in lui e che egli ha il dovere di difendere”. (Jacques Monod)
Per poter raggiungere questo obiettivo, Elemaster insieme al proprio Cliente ha studiato la vita e il funzionamento della cellula per giungere a definire i supporti tecnologi più adatti per tenerla in vita. Parallelamente, si è iniziato ad elaborare ipotesi progettuali riguardanti la miglior configurazione della macchina per aumentare il volume e la quantità di cellule su cui condurre la sperimentazione, condizione questa che avrebbe abbreviato i tempi di test.
Un percorso di studio e ricerca particolarmente complesso che ha coinvolto a vari livelli competenze e discipline assai diverse: biologia, elettronica, fisica, automazione e software.
Nell’idea progettuale i campioni di cellule vengono spostati rapidamente dalla sede colturale alla sezione dedicata al test farmacologico da un braccio robotizzato; operazione che deve avvenire senza danneggiare le cellule e la strumentazione all’interno della macchina stessa.
Risultati soddisfacenti
Sia dal punto di vista progettuale e prototipale sia rispetto alla funzioni critiche, i risultati sono da ritenersi soddisfacenti.
Le attività di ricerca e sperimentazione sono rappresentate nei seguenti blocchi funzionali:
- automazione prelievo dei campioni cellulari e tracciatura delle posizioni
- studio del contenitore cellulare per la funzione di incubazione e hotel (parametri critici ambientali, atmosfera gassosa, temperatura, umidità)
- studio e sperimentazione del dispensatore dei farmaci
- analisi di fattibilità per la riduzione dei tempi di ciclo rolling complessivo
- isolamento e segregazione delle parti della macchina contro potenziali contaminazioni
Come è noto, la soluzione di alcune difficoltà tecniche e di performance (stabilità e ripetibilità dei cicli) è essenziale per ottenere un grado elevato di produttività della sperimentazione chemio terapica in vitro. L’ulteriore approfondimento delle evidenze generate dai test sui primi sotto assiemi potranno indirizzare le soluzioni correttive necessarie alla stabilizzazione dei processi.
Inoltre, lo studio dei blocchi funzionali sopra evidenziati permetterà il proseguo della ricerca finalizzata alla progettazione prototipale di un sistema integrato altamente automatizzato e di sicura affidabilità. Sarà pianificato anche lo sviluppo di una fase particolarmente critica che riguarda la definizione dei parametri dei test ambientali, quali la compatibilità elettromagnetica, i range termici delle condizioni operative, la sicurezza elettrica e funzionale). Ad integrazione delle funzioni medicali verranno studiate e definite la strategia e il processo di sviluppo che consentirà di mettere in produzione la nuova apparecchiatura.