Actualment, el cultiu de cèl·lules in vitro és un protocol habitual a la majoria de laboratoris de biociència del món. L’ús generalitzat de cultius in vitro ha minimitzat les proves amb animals i ha donat lloc a una sèrie de descobriments importants en genètica i modelització de malalties, càncer i cèl·lules mare, o producció d’anticossos i altres proteïnes específiques. Però aquesta tècnica revolucionària es va establir fa poc més d’un segle.
Les millores en mitjans, dispositius, protocols i equips han donat als investigadors actuals la possibilitat de cultivar cèl·lules de gairebé tots els teixits i espècies. Les tecnologies de cultiu 3D més recents han permès imitar òrgans petits en 3D, co-cultivant diferents tipus de cèl·lules in vitro o perfusant estructures cel·lulars per assemblar-se a les seves condicions fisiològiques. Però per trencar fronteres, la ciència ha d’anar més enllà dels mètodes tradicionals i donar via lliure a la creativitat.
Per fer possible aquest pas endavant en les aplicacions biològiques, el Parc de Recerca Biomèdica de Barcelona (PRBB) acaba d’obrir un Laboratori de micro-Fabricació (µFabLab); un lloc on es poden realitzar idees gràcies a la fabricació de prototips senzills.
Una iniciativa multicèntrica
Aquest projecte va ser impulsat per Kristina Haase, cap de grup i bioenginyera del Laboratori Europeu de Biologia Molecular – Barcelona (EMBL Barcelona). Quan es va incorporar a EMBL, es va preguntar si hi havia un lloc a l’edifici per fabricar noves eines. “El nostre grup dissenya i genera dispositius microfluídics habitualment, però volem expandir-nos a gran escala i integrar circuits complicats per al control i la detecció en xips“, diu la Kristina. Tot i que aquest tipus de llocs no existien a nivell local, “els directors científics d’EMBL & CRG, James Sharpe i Luis Serrano, juntament amb Oliver Blanco, gerent d’infraestructures del PRBB, es van mostrar molt entusiasmats amb el projecte i el van tirar endavant”, explica Haase.
El PRBB és un edifici concorregut, on cada metre quadrat està ocupat per laboratoris, oficines o sales de reunions per afavorir l’avenç científic. Per això “el primer repte va ser trobar un espai per construir el µFabLab”, diu l’Oliver Blanco. “Hem hagut de ser creatius i vam acabar convertint un antic magatzem a la planta soterrani -2 en una sala blanca ISO 8. Això és com tenir una sala de part neta, on neixen els nens, al costat d’un aparcament brut!”, explica. A més, havien d’omplir la sala amb totes les instal·lacions generals d’aigua, llum, aire condicionat, gasos tècnics, etc. perquè l’espai fos funcional.
Ara que s’ha construït el laboratori, els diferents centres del parc, entre ells EMBL, CRG i UPF, han omplert l’espai amb equipaments per fabricar petits prototips. Entre ells en destaquen diversos:
- dues impressores 3D, una per a la impressió multimaterial de filaments termoplàstics i una altra per a la impressió de resines biocompatibles;
- una petita màquina CNC que treballa fresant blocs de plàstic o metall tou per produir el prototip desitjat eliminant el material sobrant d’una peça de manera precisa.
- un banc d’electrònica per generar petits prototips controlables o automatitzats.
A més, els científics i científiques que treballin al laboratori tindran la capacitat de construir dispositius microfluídics basats en PDMS mitjançant spin coaters, una màquina de plasma i altres equips relacionats.
Aquesta gamma d’equips permetrà al personal científic “recrear microambients complexos en 3D, semblants a sistemes fisiològics, per estudiar teixits; o crear entorns completament nous per investigar qüestions biològiques de manera controlada”, explica Haase.
Una qüestió d’assaig i error
La clau per garantir l’èxit del µFabLab és comptar amb Roberto Paoli, tècnic especialista d’EMBL Barcelona, com a responsable del laboratori. Aquest enginyer de formació, que fa anys que combina la fabricació amb la biomedicina, està convençut de la concordança d’aquestes dues disciplines. “Quan expliques als biòlegs com una tecnologia els pot ajudar, comencen a plantejar idees noves i genials que ni tan sols imaginaven que fossin possibles”. Per això, Paoli s’encarregarà de formar personal local en l’ús de la tecnologia i també farà demos per introduir els novells al món de la microfabricació.
“Aquesta instal·lació ens permetrà preparar dispositius microfluídics per a l’estudi d’un citoesquelet de microtúbuls reconstituït in vitro en entorns a escala de micres, imitant la situació a la cèl·lula”.
Thomas Surrey, PI al CRG
A més, “una bona cosa del prototipat ràpid és que permet dissenyar, fabricar i iterar ràpidament el teu model. Així, pots provar ràpidament el teu primer prototip per veure què funciona, què no funciona i on millorar-lo”, diu Paoli. És per això que la comunitat PRBB està entusiasmada per integrar la microfabricació en els seus projectes de recerca actuals.
“El microFabLab serà rellevant per als investigadors de la UPF que treballen a la interfície d’enginyeria de teixits, biologia sintètica, nanotecnologia o genòmica. Esperem desenvolupar projectes altament innovadors ara que tindrem aquesta infraestructura a l’edifici!”
Berta Alsina, PI at UPF-MELIS
Més enllà de la fabricació de prototips
Segons Nicholas Stroustrup, cap de grup del CRG, “el nou fab lab no serà només un espai per emmagatzemar equips de fabricació valuosos o fins i tot per desenvolupar prototips. Més aviat, serà un centre a través del qual membres de diversos instituts i disciplines científiques interactuen per compartir consells pràctics i construir una comunitat d’expertesa“. És per això que els gestors d’instal·lacions del PRBB i dels instituts es dediquen a “oferir als científics la infraestructura necessària i un correcte servei de manteniment perquè puguin desenvolupar les seves activitats de recerca”, afegeix l’Eugenia Silva, responsable del Facility Management del CRG.
Esperem que en els propers mesos surtin del nou laboratori de microfabricació del PRBB els primers prototips de dispositius microfluídics, petites eines per al cultiu en 3D, suports de cèl·lules o xips complexos amb sensors integrats.
