ProstOmics – Fresemaskin for fryste vevsprøver

I dette prosjektet ble det utviklet en prototype for en vevsprøvetaker og visjoner for fremtidige konsept. Kreftforskere og kreftforskning har strenge krav. Forskerne må kunne jobbe trygt, spesielt med hensyn til biokontaminering - samtidig som de må kunne jobbe effektivt og fleksibelt. Gjennom utvikling av en fresemaskin i en fryser har man ivaretatt prøvekvalitet, kvalitetskontroll, hygiene og fleksibilitet på en gang.

ProstOmics er et forskningsinitiativ under CIMORe ved NTNU. Gruppen har lang erfaring innen proteomikk og molekylær analyse av biologiske prøver. Miljøet jobber tett på klinisk forskning og kombinerer avanserte laboratoriemetoder med dataanalyse for å utvikle ny kunnskap om sykdomsmekanismer og biomarkører.

Helene Katrine Moe
Senior prosjektleder
helene.katrine.moe@inventas.no
ARTS_Portfolio_LAB-4-cleaning-UV

Bilde → ARTS – En bordmaskin gir enkel tilgang og fleksibel plassering, og kan brukes på store til små bio-banker 

Teknologioptimisme møter kreftforskning

 

ProstOmics ved NTNU arbeider med integrerte -omics-tilnærminger for å studere vevsprøver og biofluider fra store biobanker av prostatakreftpasienter. Ved å kombinere blant annet metabolomikk, proteomikk, genomikk og transkriptomikk, får forskerne en dypere forståelse av de molekylære mekanismene bak utvikling og progresjon av prostatakreft. I samarbeid med CIMORe benyttes også avanserte MRI- og NMR-baserte bildemetoder på donerte, fryste vevsprøver. Dette gjør det mulig å identifisere strukturer og svulstvev som ikke er synlige for det blotte øye, samtidig som det bidrar til å oppdage og validere biomarkører som kan skille aggressiv kreft fra mer indolente sykdomsforløp. Dette fremhever nytteverdien til et slikt forskningsverktøy.

Prøvene er donerte og unike, og dermed i seg selv svært verdifulle. Vevsprøver og delsprøver må være beskyttet for varme og kontaminering, slik at de kan brukes til forskning nå - og flere tiår fram i tid.

CIMORe_arts_20241119_sample-resultCIMORe_arts_20241119_sample-cuttingBilder → Modell som validere konsept før prosjektet ble startet.

Prosjektet hadde to mål:

  1. Det ene var å lage en visjon for hva produktet kan være i fremtiden og

  2. det andre var å lage en forbedret prototype.

Begge oppgavene ble løst basert på funn i den innledende fasen der man identifiserte de viktigste interessentene i produktets livssyklus, kartla driftsprosesser og definerte minimumskrav for å oppnå gode prøveresultat. Brukerbehov og brukerkrav, hvordan behovene er søkt løst i dag, og hvorvidt det kan løses på en bedre måte i fremtiden ble identifiserte.

Viktige suksessfaktorer var renslighet, temperaturkontroll, trygg drift for personell og prøver, og fleksibilitet for et mangfold av applikasjoner.

Dette materialiserte en teknisk beskrivelse som ble grunnlaget for konseptvisjonen (a) og hvordan dette kan løses ved bruk av dagens teknologi (b).

Visjonen for fremtiden (a) er en flerakset fresemaskin med integrert lagring designet med for å ha et kontrollert miljø. Løsningen presenterer muligheter for å forlenge sin applikasjon videre til andre medisinske domener enn prostataforskning.

CIMORe_arts_CUTTING_CLOSE_3_GPUBilde → Del-prøvetaking

CIMORe_arts_DRAWERS_BOTH_2.1.bipBilde → Et separat skuffesystem ivaretar termisk integritet, begrenser aerosoler (operatørsikkerhet), og muliggjør produksjon i parti gjennom isolering av prøve og intern lagring.

Den andre delen av prosjektet (b) gikk ut på å forbedre en eksisterende prototype med fokus på brukervennlighet og forbedret kvalitetskontroll. Gjennom temperaturkontroll, å redusere mulig risiko ved bruk av endefres og automatisert prøveoppsamling ble følgende forbedringer gjort:

  • En ny endefresholder ble produsert for å ha tryggere og mer effektive fres bytte (må gjøres mellom hver prøvebit). Dette reduserer oppvarmingstid og minimerer biokontaminering og risiko for skade for bruker.

  • Prøveklemmen ble redesignet i anodisert aluminium for å forbedre termisk og mekanisk stabilitet i freseprosessen.

  • Prøveoppsamlingen ble automatisert med et 2-akse CNC oppsett laget for å ha plass til 96 standard prøvebeholdere.

CIMORe_arts_mekanikk

Teamet fra Inventas var sammensatt av produktdesigner, maskiningeniør, kybernetisk ingeniør og prosjektleder. 

«Et lite bidrag fra teknologioptimister til kreftforskning er levert. Å få bistå ProstOmics med både en forbedret prototype og en visjon for neste generasjon av produktet har vært et engasjerende oppdrag. Vi håper arbeidet vårt gir forskerne både større trygghet og bedre flyt i hverdagen.»

Helene Katrine Moe
Senior prosjektleder, Inventas