UPM Biomedicals 生产一种具有高度生物相容性的水凝胶 GrowDex®，进一步加快了人体的活性药物成分的全球开发步伐，同时可减少动物材料的使用。细胞需要一个模仿人体细胞外基质的纤维环境，才能够形成微小器官（器官体和球体）。我们通常使用动物材料来创造这种三维培养条件。GrowDex 是一种从桦木中提取的即用型水凝胶，因此不含任何动物或人体来源的材料。
生产难题在于，如何使用精密阀极其精确地进行粘性水凝胶分液
GrowDex 在 0 °C 至 100 °C 以上的温度范围内都具有热稳定性，因此非常适合用于自动化和高通量筛选。GrowDex 是一种剪切稀化材料。也就是说，材料的粘度会随着施加在材料上的力而发生变化。在高压力下，材料是液态的，而一旦压力消除，材料就会凝固并重新变回粘稠状态。由于材料内部的纤维素纳米纤维不会交联，只会交织在一起，因此这种材料是一种真正的水凝胶。所以需要特别注意控制分液系统中产生的压力。
因此，UPM Biomedicals 找到 Festo 生命科学应用中心的专家，要求对剪切稀化水凝胶的自动分液应用进行可行性分析。目标是在 25 µl 和 100 µl 这两个目标胶量下，能够可靠地达到规定的 CV 值（变异系数）。这两个胶量是在 96 孔和 384 孔微孔板中进行分液的典型体积。
“我们经常遇到客户要求实现特定液体的分液。当我第一次看到注射器中的 GrowDex 水凝胶时，我意识到，要对这种水凝胶进行分液并不容易，即使是稀释后的状态也是如此。但我也知道，我们的系统提供了多种可能性，能够帮助我们找到正确的解决方案。”Festo 应用工程师 Manuel Rausch 解释说。
解决方法：改变并优化产品和参数
Festo 采用压控式分液法来实现自动化液体运送。压力和打开时间等参数可根据液体的特性进行灵活调整。在测试中，专家对所用的 Festo 产品和工艺参数都进行了调整，如介质隔离阀、细管、压力和阀打开时间。
首先，用 DMEM 细胞培养基手动稀释待测的 GrowDex 或 GrowDex-T 水凝胶，并将其装入带盖的玻璃瓶中。然后借助压力和真空产生器 (PGVA-1) 通过连接软管对瓶子加压。阀控制模块 VAEM-V 精确地控制介质隔离电磁阀 VYKB-F12，将移位的水凝胶混合物分配到目标容器中。接着用天平通过测定重量记录所分配的量，并将其用于分析 CV 值。
事实证明，介质分离阀 VYKB-F12 和内径较大的针头，是将流动阻力保持在较低水平的最佳解决方案。得益于精心设计的构造，还可使用紧凑型压力和真空产生器 PGVA-1，这样就无需在实验室中连接气源。
最终，我们实现了一套出色 GrowDex 水凝胶分液工艺
Festo 的应用工程师开发了一套组件，可以分液浓度为 0.75% 的 GrowDex 和浓度为 0.5% 的 GrowDex-T，每种物质与 DMEM 的混合比例为 1:1。CV 值均在规定的容差范围内。
UPM 现在可以确信，在考虑到特定技术设置的情况下，可以自动分液 GrowDex 水凝胶，以用于特定设备中。“现在，自动化系统又取代了一项人工操作，三维细胞培养更可靠、更快速了。”UPM 公司的 Piia Mikkonen 开心地表示。
这是我们双方为减少动物材料的使用，同时提高三维培养结果的可靠性和可重复性而进行的一次协作。无论是在活性药物成分筛选还是再生医学领域，定制的自动化系统都将在满足监管要求方面发挥重要作用。
全球化、解决方案导向和互联：生命科学应用工程设计
Festo 的生命科技应用工程设计部门在全球范围内协助客户寻找解决方案，并进行可行性研究和参数优化、培训、原型制造、调试和安装工作，以及确定客户对新需求的各项要求。公司的应用工程师在液体运送、运动和液体控制领域拥有丰富的经验。
