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Biochip 3D-Mikrokavitätenchip testet Medikamente

Autor / Redakteur: Andrea A. Robitzki*, Randy Kurz* und Heinz-Georg Jahnke* / Dipl.-Chem. Marc Platthaus

Medikamentenentwicklung ist teuer und aufwändig. Häufig entpuppen sich vielversprechende Kandidaten zu einem späteren Zeitpunkt als Flops. Ein neuer Biochip soll dabei helfen, frühzeitiger Wirksamkeit und Verträglichkeit dieser Substanzen zu bestimmen.

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1 Teilschritte des Fertigungsprozesses; (a) Silizium-Wafer (vier Zoll) mit zwölf strukturierten und Gold-besputterten Arrays (20 × 20 mm), (b) Ausschnitt des Wafers vor dem Zersägen in einzelne Strukturen, (c) Silizium-Array eingesetzt in einen Kunststoffrahmen, (d) Silikonring, um den Kavitäteneinsatz zum Schutz der Bonds und als Reservoir für Zellkulturmedium. Koop.: M. Fischer, ZMN TU Ilmenau
1 Teilschritte des Fertigungsprozesses; (a) Silizium-Wafer (vier Zoll) mit zwölf strukturierten und Gold-besputterten Arrays (20 × 20 mm), (b) Ausschnitt des Wafers vor dem Zersägen in einzelne Strukturen, (c) Silizium-Array eingesetzt in einen Kunststoffrahmen, (d) Silikonring, um den Kavitäteneinsatz zum Schutz der Bonds und als Reservoir für Zellkulturmedium. Koop.: M. Fischer, ZMN TU Ilmenau
( Archiv: Vogel Business Media )

In der biomedizinischen Forschung wurden in den letzten Jahren zahlreiche neue Wirkstoffkandidaten und Therapieansätze entdeckt. Diese Wirkstoffkandidaten führen jedoch nicht immer zu neuen Medikamenten, da deren Entwicklung zunehmend komplexer wird. Trotz steigender Investitionen durch die pharmazeutische Industrie sinkt die Anzahl der Zulassungsanträge und Zulassungen.

Ein Grund dafür liegt darin, dass mittels präklinischer Testverfahren derzeit nicht ausreichend die Sicherheit und klinische Wirksamkeit eines Wirkstoffkandidaten in einer frühen Phase vorausgesagt werden kann. Im Fokus der Arbeiten am Biotechnologisch-Biomedizinischen Zentrum der Universität Leipzig stand daher eine Chip-Technologieentwicklung zur schnellen, eindeutigen und zuverlässigen Vorhersage der Wirksamkeit von chemischen Wirkstoffen, Protein- und Peptid-basierten Therapeutika und Therapieformen.

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Prädiktives Screening spart Kosten

Ein schnelles, prädiktives Hochdurchsatz-Screening unter Einsatz histotypischer oder organotypischer Gewebekulturmodelle mit Echtzeitmonitoring auf Mikro-Biosensoren könnte Fehlschläge in der präklinischen Entwicklungsphase um etwa 20 bis 30 Prozent reduzieren. Nach aktuellen Studien würden bereits zehn Prozent eine Einsparung von 100 Millionen US-Dollar bedeuten. Im Bereich der präklinischen Phase können Targetvalidierung und gezielte Wirkungsnachweise in Zell- und organotypischen Gewebesystemen kostengünstig und sicher optimiert werden. Ein Teilbereich der vorklinischen Entwicklung könnte somit bereits hinsichtlich Pharmakologie und Pharmakokinetik an geeigneten organotypischen biologischen Systemen auf neuen Biosensoren in kürzerer Zeit realisiert werden.

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