Новые микро и нано электромеханические системы, позволили создать новые приборы (например, устройства для микрофлюидов и микролучей). Проводя биологический анализ, с небольшим объемом проб, с высокой степенью точности и надежности, что позволило изучить параллельный анализ нескольких проб, в течение короткого периода времени.
Однако широкое распространение технологий в трансляционных исследованиях, по-прежнему сдерживается несколькими внутренними ограничениями. К ним относятся относительно высокий уровень шума, вызванный наличием множественных реакционных компонентов в малых объемах проб, частая нестабильность считывающих устройств, используемых во многих биосенсорах и относительно высокая стоимость их производства.
Кроме того, существуют определенные требования, которым должны соответствовать технологии, для того чтобы быть применимыми к зачастую сложным, и весьма изменчивым биологическим системам in vitro и in vivo.
Например, высокопроизводительные скрининговые платформы, для модификаторов заболеваний или эффективных кандидатов на лекарства, требуют надежной и экономически эффективной технологии.
Сокращение времени и затрат, при одновременном повышении специфичности, точности и воспроизводимости метода, является общей задачей в современном процессе поиска лекарств. Такие улучшения, несомненно, могут быть достигнуты за счет систематического уменьшения размера биологических образцов, в конечном счете, путем работы с отдельными клетками и макромолекулами, что позволяет избежать проблем "биологического шума".
Общая миниатюризация системы и упрощение экспериментальных протоколов, которые снижают стоимость реагентов и уменьшают техническую изменчивость, в конечном итоге приведут к стандартизации анализа, что позволит проводить перекрестную проверку результатов, полученных на нескольких исследовательских участках.
С обнародованием полной информации о последовательности геномов человека, развитием революционных технологий в геномике и протеомике, позволяющих проводить одновременный анализ десятков тысяч биологических молекул. В сочетании с последними достижениями в роботизации высокопроизводительных экранов мелких молекул, можно думать, что открытие лекарств, стало непосредственным процессом, в котором идентификация изменяющих симптомы заболеваний соединений.
Однако разработка лекарственных средств, все еще является очень длительным, трудоемким, невероятно трудоемким и дорогостоящим процессом. Существует множество проблем, начиная от выбора правильной химической модели животного, и заканчивая выбором подходящего химического архива. Одна из проблем все еще существует, на всех уровнях процесса открытия новых лекарственных средств, которая сводится к нашей слабой способности точно манипулировать желаемыми биологическими целями (например, конкретными типами клеток, ферментативными реакциями, ДНК или белковыми макромолекулами) и анализировать их. Понимание механизмов заболевания, требует приобретения определенных типов клеток, пораженных в первую очередь этим заболеванием, которые не должны быть существенно нарушены экспериментальным процессом (например, фиксация). Однако количество собранных клеток, обычно недостаточно для получения достаточного количества ДНК и белковых макромолекул, для последующего анализа, что создает необходимость в отдельных методах манипулирования молекулами. Поэтому применение устройств и технологий, было бы весьма желательным для трансляционных исследований, и процесса разработки лекарственных средств в целом.
Лаборатория комплексных микромеханических систем - международное исследовательское подразделение, созданное Институтом промышленных наук Токийского университета (Япония) и Национальным центром научных исследований (Франция) - сформулировала миссию по решению некоторых из этих задач, путем совершенствования и внедрения систем, для точной манипуляции с желаемыми биологическими целями.
Анализ отдельных внутриклеточных составляющих, таких как нуклеиновые кислоты и белки отдельных клеток, открывает широкие возможности, для изучения неоднородности биологических функций. Этот анализ, имеет прямое применение в открытии лекарств. Для получения внутриклеточных материалов при прямом анализе, требуется открыть клеточную мембрану.
К сожалению, за разрушением клеточной мембраны сразу же следует диффузия и разбавление внутриклеточного материала в результате прорыва капсулы. Поскольку количество клеточного материала из одной клетки очень мало, его сложно анализировать при разбавлении. Поэтому требуется устройство для работы с такими конечными объемами клеточных щелочей и количественного анализа внутриклеточных материалов из одной клетки.