W rozmowie z Blake’em Webbem — ekspertem branżowym i szefem działu zarządzania produktami w Fluid Metering Inc. — poruszona została kwestia przyszłości technologii mikrofluidycznych w medycynie i badaniach laboratoryjnych. Webb przedstawia główne trendy oraz innowacje, które mają potencjał zrewolucjonizować diagnostykę i automatyzację procesów laboratoryjnych.
Transformacja technologii przepływowych w urządzeniach medycznych
W ciągu ostatnich dziesięcioleci technologie przepływowe przeszły prawdziwą rewolucję. Tradycyjnie oparte na dużych, scentralizowanych systemach, dziś są coraz bardziej zminiaturyzowane i precyzyjne, co pozwala na szersze wykorzystanie w diagnostyce punktowej (point-of-care). Wzrost zapotrzebowania na szybsze rezultaty testów, ograniczenie zależności od łańcuchów dostaw i presja na obniżanie kosztów skłoniły producentów OEM do projektowania kompaktowych, niezawodnych układów mikrofluidycznych.
Nowoczesne pompy, takie jak te opracowane przez Fluid Metering, zostały zaprojektowane z myślą o długowieczności i wydajności w aplikacjach medycznych. Blake Webb podkreśla, że obecne ukierunkowanie firmy to harmonijne łączenie dziedzictwa precyzyjnych urządzeń z innowacjami dostosowanymi do potrzeb mikroskalowych systemów nowej generacji.
Mikrofluidyka jako kluczowy gracz w diagnostyce i badaniach
Jednym z największych przełomów ostatnich lat jest dynamiczny rozwój mikrofluidyki — technologii pozwalającej na precyzyjne zarządzanie ultramałymi objętościami płynów. Dzięki temu można znacznie ograniczyć zużycie kosztownych odczynników, zwiększyć czułość testów i zautomatyzować wiele etapów badań. Największe zastosowanie tej technologii obserwujemy w badaniach przesiewowych o dużej przepustowości, terapii genowej czy odkrywaniu nowych leków.
Firmy, takie jak Tecan i Hamilton, już zintegrowały zaawansowane systemy mikrofluidyczne z pełną automatyzacją laboratoriów. Jednak rosnące wymagania rynku pokazują, że potrzebne są jeszcze bardziej zaawansowane pompy i komponenty obsługujące architekturę mikrofluidyczną przy jednoczesnym zachowaniu niezawodności i opłacalności.
Nowoczesne systemy fluidyczne zwiększają precyzję diagnostyki
Współczesne systemy zarządzania cieczami znacznie podnoszą precyzję urządzeń diagnostycznych, minimalizując straty materiału i zwiększając niezawodność działania. Dla producentów OEM oznacza to oszczędności nie tylko w zakresie materiałów eksploatacyjnych, ale także redukcję napraw serwisowych i wyższą satysfakcję użytkowników końcowych.
Webb zaznacza, że błędem wielu producentów jest wybór niskoprecyzyjnych komponentów w celu redukcji kosztów początkowych. Może to jednak prowadzić do błędnych wyników testów, większego zużycia odczynników i frustracji klientów końcowych. Współpraca z producentami ukierunkowana na całkowity koszt eksploatacji (TCO) może przynieść oszczędności rzędu setek milionów dolarów w perspektywie wieloletniego użytkowania.
Automatyzacja laboratoriów i rosnące znaczenie systemów fluidycznych
Technologia przepływowa odgrywa kluczową rolę w automatyzacji laboratoriów — od przygotowania próbek, poprzez reakcje, aż po analizę danych. Dzisiejsze systemy automatyczne pozwalają zwiększyć przepustowość analiz, zredukować błędy ludzkie i przyspieszyć cykle badań.
Przykłady wdrożeń:
- Przygotowanie próbek: Roboty pipetujące wykorzystują systemy cieczy do niezwykle precyzyjnego dozowania odczynników, zapewniając powtarzalność testów.
- Reakcje i analizy: Mikrosystemy fluidyczne umożliwiają miniaturyzację reakcji, zmniejszając zużycie odczynników i podnosząc efektywność procesów.
- Integracja danych: Połączenie z systemami LIMS pozwala na automatyczne gromadzenie, śledzenie i analizowanie wyników badań w czasie rzeczywistym.
Dzięki dalszemu rozwojowi automatyzacji, technologie precyzyjnego zarządzania cieczami będą coraz bardziej pożądane w laboratoriach i branży diagnostycznej.
Trendy przyszłości: inteligentne systemy i jednorazowe komponenty
Przemysł zmierza w kierunku jeszcze bardziej zintegrowanych, zminiaturyzowanych systemów typu „lab-on-a-chip”, które oferują realne możliwości dla diagnostyki mobilnej i terapii celowanej. Przepływ bez pulsacji, systemy „smart fluidics” oraz jednorazowe, sterylne komponenty to kierunki o potężnym potencjale rozwoju.
Nowe urządzenia będą wyposażone w czujniki i algorytmy AI, które w czasie rzeczywistym analizują przepływy cieczy i automatycznie korygują parametry działania. Webb wskazuje też na rosnące znaczenie komponentów jednorazowych, które zapewniają brak kontaminacji w środowiskach klinicznych i biotechnologicznych.
Inteligentne systemy „smart fluidics” – krok ku przyszłości
Największym entuzjazmem Blake Webb darzy rozwój inteligentnych, połączonych systemów fluidycznych, które samodzielnie adaptują przepływy cieczy i współpracują z narzędziami diagnostycznymi opartymi na AI. Obecnie firma pracuje nad pełną integracją z systemami LIMS, co pozwala na monitorowanie w czasie rzeczywistym, diagnozowanie usterek oraz przewidywanie konserwacji.
Takie podejście nie tylko obniża koszty operacyjne laboratoriów, ale również pozwala im szybciej reagować na zmienne potrzeby pacjentów i badaczy.
Wyzwania przy pracy z delikatnymi cieczami w diagnostyce
Praca z cieczami o wysokiej wrażliwości — jak przeciwciała monoklonalne czy zawiesiny perełek magnetycznych — niesie ze sobą wyzwania związane z lepkością, zawartością cząstek czy tendencją do krystalizacji. Dwa główne problemy to stres ścinania i pulsacja — oba mogą zakłócić precyzję dozowania i wpłynąć na integralność próbki.
Aby temu zapobiec, Fluid Metering opracował rozwiązania takie jak powłoki przeciwkrystalizacyjne czy komponenty ceramiczne odporne na działanie trudnych odczynników. Webb podkreśla, że sukces rozwiązania zależy od wcześniejszego zaangażowania się OEM w proces projektowy i zrozumienia specyfiki cieczy.
Jak połączyć innowacyjność, opłacalność i prostotę wdrożenia?
Webb podkreśla wagę zbalansowanego podejścia: z jednej strony wdrażania rewolucyjnych innowacji, z drugiej — dbałości o koszty i wymagania praktyczne. Skupienie się na całkowitym koszcie posiadania, modułowe projektowanie i bliska współpraca z klientami OEM to filary strategii Fluid Metering.
Rozwiązania są projektowane nie jako uniwersalne, ale dostosowane do konkretnych aplikacji i potrzeb klienta — co pozwala zachować wysoką jakość bez nadmiernych kosztów.
Największe szanse rynkowe – AI i nowa era diagnostyki cyfrowej
Nadchodząca integracja AI i automatyzacji z systemami przepływowymi otwiera zupełnie nowe możliwości. Przykładem są prognozy zastosowania AI w onkologii, gdzie modele uczące się mogą przewyższyć lekarzy w rozpoznawaniu komórek nowotworowych. Co więcej, koncepcje takie jak cyfrowe barwienie tkanek mogą zredukować konieczność stosowania fizycznych płynów, zastępując je analizą obrazową.
Jednakże, mimo tych zmian, technologie przepływowe wciąż będą kluczowe w przygotowaniu próbek, separacji komórek i zarządzaniu odczynnikami — dlatego niezbędne jest ich dostosowanie do realiów cyfrowej diagnostyki.
Studium przypadku: innowacja, która zmieniła projekt OEM
Jednym z najważniejszych projektów ostatnich lat było wsparcie dla klienta OEM, który opracowywał nowy instrument do testów immunoenzymatycznych. Ich wyzwanie dotyczyło mikrodawkowania w granicach 4-9 µL bez efektów kapania i rozpryskiwania.
Zespół Fluid Metering wspólnie z inżynierami klienta zaimplementował pompę Fenyx, która umożliwiła kontakt-free dozowanie z wysoką precyzją. Efektem była poprawa odtwarzalności testów i ulepszenie jakości całego instrumentu diagnostycznego.
Co dalej dla Fluid Metering?
Firma planuje dalszy rozwój pomp i komponentów miniaturowych, rozbudowę portfolio sprzętu do pipetowania oraz nowe rozwiązania eliminujące pulsacje. Jednym z priorytetów jest określenie realnych oczekiwań klientów wobec wielkości i funkcjonalności produktów — co pozwoli na tworzenie skalowalnych rozwiązań dobrze odpowiadających rynkowi.
Webb wierzy, że przyszłość należy do systemów inteligentnych, połączonych i zminiaturyzowanych — które przy odpowiednim wsparciu będą wspierać przemiany w branży medycznej i biotechnologicznej.
O autorze – Blake Webb
Blake Webb jest dyrektorem ds. zarządzania produktami w Fluid Metering, odpowiedzialnym za rozwój portfolio technologii mikrofluidycznych. Absolwent inżynierii mechanicznej na University of Maine, od lat specjalizuje się w projektowaniu zaawansowanych systemów precyzyjnego zarządzania cieczami. Od 2023 roku pełni kluczową rolę w kształtowaniu strategii produktowej firmy, koncentrując się na innowacjach, które odpowiadają na zmieniające się potrzeby rynku.
