1 Planlegging av prosjektet
- Idemyldring og ville ideer inviteres. Alle må lete på nettet, i (populær)vitenskapelige tidsskrifter og aviser for å finne livsvitenskapelig teknologi og forskning de synes er spenende. For å gi dere noen ideer, søk på nettet med noen av disse nøkkelordene:
- Cell culture on a chip
- 3D cell cultures
- Bioimpedance on cells
- Acoustic/electrical rotation of cells
- Soft robotics: muscle cells in robots
- Bioprinter: robots, spinal cord injury
- Veilederne vil fortelle om begrensningene vi har pga. tilgjengelig utstyr, kostnad og tid
- Partnerne våre fra store og små bedrifter og forskningsmiljø (ClexBio, Sintef, Zimmer & Peacock) vil fortelle hva de kan bidra med.
- Studentene og veilederne vil diskutere de gjenværende, mulige prosjektideene og beslutte å konsentrere seg om ett eller to prosjekter.
- Tverrfaglige prosjektteam samler seg om prosjektet sitt. Biologiske, kjemiske, medisinske, fysiske, elektroniske og databehandlings-aspekter ved prosjektet
- kartlegges av dem som har best kompetanse.
- undervises til de andre i teamet
- Teamet beslutter målet med prosjektet, hva slags celler man trenger, hvordan man skal påvirke cellene for å oppnå det man ønsker og hvordan man skal måle endringene.
- Planer legges for delprosjekter og hvem som vil delta i dem.
2 Delprosjekter
I neste fase kan det være naturlig at teamet deler seg opp og arbeider parallelt med delprosjekter de er mest interessert i eller har best forutsetninger for. Men hele tiden må de forskjellige delprosjektene kommunisere så de passer sammen til slutt.
2.1 Utvelging og klargjøring av cellekulturer, næringsvæsker og "medisiner"
I samarbeid med partnerne våre ved Hybrid Technology Hub og andre biologiske og medisinske forskningsgrupper vil man velge tilgjengelige cellelinjer som disse gruppene disponerer. Cellelinjene vil tines opp og cellekultur blir startet og holdt ved like av studentene. De nødvendige næringsvæskene og medisinene vil kjøpes inn eller blandes og protokoller for forskjellige deler av prosessen i tradisjonell celledyrking blir etablert. Protokoller for tilsvarende prosesser i mikrofluidikk blir planlagt. Evt. nye fluorescens-markører blir inkludert og testet.
2.2 Design av mikrofluidikk og elektroder
Dette gjøres på studentenes datamaskiner. Det kan være alt fra enkle tegninger til tegninger basert på simuleringer av væskestrøm eller elektrisk felt. Tegningene skrives ut på spesielle transparenter som brukes i fotolitografi.
2.3 Simulering
Hvis teamet velger å gjøre det kan de gjøre simuleringer av deler av prosessene som inngår i prosjektet.
2.4 Mikrofabrikasjon
Studentene utfører selv fotolitografi og mikrofabrikasjon av mikrofluidikk og elektroder. Se figur 1 og 2.
Mikrofabrikasjon av mikrofluidikk:
2.5 Målesystemer og påvirkning av cellene
2.5.1 Mikroskopi
Fluorescensmikroskopi er en grunnleggende teknikk i moderne biologi. Biologi- og medisinstudenter har nok brukt det. I tillegg kan vi bruke andre optiske målemetoder og spesialbygge mikroskop. Fysikere og matematikere har en god bakgrunn for å analysere bildene på en kvantitativ måte.
2.5.2 Elektrisk: Bioimpedans og elektrokjemi
Elektroder kan enten brukes til å overføre elektroner fra stoffer i væskene (elektrokjemi) eller til å måle på dielektriske endringer mellom elektrodene (impedansmålinger). Elektrokjemi kan brukes for å måle konsentrasjoner av bestemte stoffer i væsken, også i mikrofluidikk. Bioimpedansmålinger på cellekulturer i mikrofluidikk er helt nytt.
Eksempel på mikrofabrikasjon av elektroder i mikrofluidikk:
2.5.3 Ultralyd og andre teknikker
Vi har utstyr og erfaring med å påvirke celler med ultralyd, trykk og væskestrøm.
2.6 Bioprinting
I samarbeid med HTH har vi mulighet til å 3D-printe geler med celler i, såkalt bioprinting.
3D cellekulturer:
3 Test av systemet og eksperimenter
På dette stadiet vil alle i teamet arbeide sammen for å sette sammen de forskjellige delene av prosjektet. Mikrofluidikk-nettverket med elektroder kobles til væskekontroll-systemet og måleelektronikken og den plasseres i mikroskopet for å følge med på og måle alt som skjer. Væsker og celler slippes inn i nettverket og eksperimentene begynner...
4 Analyse av eksperimenter og sammenligning med simulering
På dette stadiet er det nok en gang viktig å ha alle med. Biologer og medisinere forstår de biologiske endringene man vil følge. Sammen med de andre realistene omsettes det til kvantitative mål som man kan få ut fra bildene og de elektroniske målingene.
5 Vitenskapelig publikasjon eller en patentsøknad?
Det er ikke godt å si hvor langt man kommer med prosjektet. Enten målet er vitenskapelig eller teknologisk så må teamet dokumentere og sammenfatte det de har gjort og lært i løpet av prosjektet. Selv om det ikke blir en vitenskapelig publikasjon eller patentsøknad etter ett semester, så kan det bli det av fortsettelsen. Og den felles rapporten er uansett fin å vise frem til fremtidige veiledere og arbeidsgivere.