Błony biologiczne regulują transport substancji, biorą udział w przekazywaniu informacji między komórkami czy są zaangażowane w procesy związane z przekształceniem energii, np. fotosynteza. Dzięki wysiłkom naukowców z Instytutu Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk w Warszawie udało się stworzyć układ mikroprzepływowy przez co możemy bliżej poznać dwuwarstwy lipidowe. Typowy proces powstawania błon biologicznych polega na wytworzeniu kropel pokrytych warstwą lipidów, a następnie połączenia ich ze sobą, w wyniku czego otrzymujemy dwuwarstwę lipidową. Zastosowanie układu mikroprzepływowego nie tylko pozwala znacznie przyspieszyć eksperyment, a także umożliwia zbadanie parametrów elektrofizjologicznych.

  – Zautomatyzowany układ operujący na mikro-kroplach pozwala wytworzyć kropelki zawierające białko oraz kropelki zawierające inhibitory (czy bardziej ogólnie substancje aktywne względem białka), a następnie uwięzić te kropelki w pułapce  – tłumaczy zjawisko prof. dr hab. Piotr Garstecki z IChF PAN w Warszawie.   – Odpowiednio dobrana geometria pułapki powoduje powstanie dwuwarstwy lipidowej na styku dwóch kropli. Białka wbudowują się w tę dwuwarstwę, a umieszczone w kroplach elektrody pozwalają na dokonanie pomiarów aktywności białka. Cały proces obejmujący stworzenie kropli,  dwuwarstwy, wbudowanie białka oraz pomiar można wykonać w czasie około jednej minuty, po czym można wykonać kolejny eksperyment na świeżych kroplach zawierających np. nowe rozcieńczenie substancji aktywnych, białka, nowe białko lub nowy inhibitor. Jest to proces znacznie szybszy od manualnego.

Polscy naukowcy współpracowali z badaczami z Laboratorium Badań Chemicznych Uniwersytetu w Oxfordzie. Co dała taka kooperacja?

- Grupa badawcza profesora Hagan'a Bayley'a z Uniwersytetu w Oxfordzie specjalizuje się w badaniu białek membranowych. To właśnie ta grupa zaproponowała ogólną koncepcję eksperymentu i układu, który później stworzyliśmy. Jeden z doktorantów, Tomasz Kamiński,  nawiązał kontakt z profesorem Bayley'em. Nasz doktorant i  doktorantka Magdalena Czekalska odbyli staże w Oxfordzie, gdzie poznali tamtejsze manualne techniki oraz zapoznali się z technikami oczyszczania białek membranowych i pracy z nimi. Techniki mikroprzepływowe powstały w naszym laboratorium, natomiast badania prowadzone były w konsultacji z naukowcami z Oxfordu – odpowiada profesor Garstecki.

Jak oceniają przyszłość wynalazku sami twórcy? - Pracujemy nad rozwojem tej techniki w kierunku jeszcze większej automatyzacji i umożliwienia badań przesiewowych nad wieloma inhibitorami w jednym, szybkim eksperymencie – odpowiada profesor Garstecki. 

Opracowane rozwiązania zostały zgłoszone do Urzędu Patentowego. Instytut Chemii Fizycznej jest otwarty na ewentualne rozmowy o komercjalizacji tej techniki. - Opisany w naszej pracy układ pozwala przyspieszyć badania nad aktywnością białek – podsumowuje polski naukowiec.