Institut de Techniques de Microstructures
Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

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Portrait scientifique

Ce sur quoi nous travaillons

En étroite coopération avec divers partenaires scientifiques et industriels, nous développons de nouveaux pouces pour les applications biologiques (BioMEMS) pouvant être utilisés dans divers domaines de la biomédecine, de la biologie et des biotechnologies. Outre les surfaces nanostructurées pour implants dentaires, nous travaillons sur des systèmes microfluidiques à base de polymères pour les diagnostics au point de traitement et les systèmes d'organe sur puce. Sur la base de ces travaux, nous avons développé un bioréacteur microfluidique dans lequel des cellules végétales peuvent être cultivées, en collaboration avec nos partenaires de l’Institut botanique du KIT, dans le cadre d’un projet de coopération financé par le BMBF. Sa structure modulaire permet de relier différents types de cellules par un flux métabolique commun, induisant soit la production de nouvelles substances, soit une efficacité améliorée des molécules préoduites. Le bioréacteur microfluidique est constitué de 2 chambres séparées par une membrane polymère poreuse, perméable aux métabolites et aux nutriments.

Les cellules végétales sont cultivées dans la chambre supérieure et le flux d'alimentation circule dans la chambre inférieure, qui peut être utilisée pour connecter plusieurs modules en aval.

Le bioréacteur microfluidique est constitué de 2 chambres séparées par une membrane polymère poreuse, perméable aux métabolites et aux nutriments. Les cellules végétales sont cultivées dans la chambre supérieure et le flux d'alimentation circule dans la chambre inférieure, qui peut être utilisée pour connecter plusieurs modules en aval.

Notre contribution à DialogProTec

Dans le cadre du projet DialogProTec, la communication chimique entre les cellules fongiques et végétales doit être étudiée. L'idée est de modifier le bioréacteur microfluidique déjà opérationnel pour la culture végétale et de l'adapter de manière à associer la culture des cellules fongiques en série. Ainsi, nous combinerons des modules de biopuces fongiques et végétales dans un flux métabolique commun.

Une étape supplémentaire consiste à intégrer une troisième chambre de sorte que les deux types de cellules puissent être cultivés dans un bioréacteur. L’IMT se concentre sur la production de ces bioréacteurs à partir de matériaux polymères. Les composants de la biopuce sont moulés par estampage à chaud ou par injection, puis assemblés à la membrane perméable par soudure aux ultrasons ou par collage.

Publications pertinentes pour le projet

Finkbeiner, T.; Soergel, H. L.; Koschitzky, M. P.; Ahrens, R.; Guber, A. E. (2019) Ultrasonic welding for the rapid integration of fluidic connectors into microfluidic chips. Journal of micromechanics and microengineering, 29 (6), Article no: 065011. doi:10.1088/1361-6439/ab10d2

Rajabi, T.; Finkbeiner, T.; Garschagen, R.; Ahrens, R.; Guber, A.E. (2018) Introduction of Polyethylene Terephthalate (PET) enabling the fabrication of in vitro models for medical or pharmaceutical applications; Proceedings of the 22nd International Conference of miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences , p. 2373-4

Maisch, J.; Kreppenhofer, K.; Büchler, S.; Merle, C.; Sobich, S.; Görling, B.; Luy, B.; Ahrens, R.; Guber, A. E.; Nick, P. (2016) Time-resolved NMR metabolomics of plant cells based on a microfluidic chip.. Journal of plant physiology, 200, 28–34 (https://doi.org/10.1016/j.jplph.2016.06.004).

Les Collaborateurs

Prof. Dr. Andreas Guber,
Chef du sus-projet

Dr. Ralf Ahrens,
support scientifique

Leona Schmidt-Speicher,
Candidate au doctorat