KENNISPLATFORM VOOR LABORATORIA

REDACTIONEEL

EDITIE 30, SEPTEMBER 2016

Testplatforms LifeTec Group, van uniek kloppend hart tot slim bot-kraakbeen model

LifeTec Group is gespecialiseerd in het testen van medische instrumenten en behandelmethodes. Waar met het wereldwijd unieke kloppend hart systeem de focus aanvankelijk lag op het cardiovasculaire domein, richt het Eindhovens bedrijf zich inmiddels ook op andere klinische gebieden. Operationeel directeur Lars Mulder laat zien hoe innovatieve research platforms daarin het verschil kunnen maken.

Een laatje met panty’s is misschien wel het laatste dat je in een laboratorium zou verwachten. Bij LifeTec Group kijken ze er echter niet vreemd van op, want het elastische materiaal is een belangrijk onderdeel van het kloppend hart platform, een testsysteem dat op de wereld zijn gelijke niet kent. “Het hart is een heel krachtig, maar tegelijkertijd ook heel gevoelig orgaan.

 

 

 

 

 

 

 

Je hoeft het maar met één vinger aan te raken en het trekt door depolarisatie direct samen en als je het op een harde ondergrond legt zou die door het sterke kloppen als het ware gaan stuiteren. Vandaar dat we in ons testsysteem het hart op een minitrampoline van nylon leggen, die de schokken van het hart opvangt zonder dat dit tot storingen in het hartsysteem leidt”, vertelt Lars Mulder, sinds zes jaar werkzaam bij LifeTec Group, dat in 2004 onder de naam HemoLab als spin-off van de TU/e faculteit Biomedische Technologie, sectie Cardiovasculaire Biomechanica is opgericht. Met het kloppend hart kan alles wat je kunt bedenken aan (niet-)invasieve technieken op cardiologisch en chirurgisch gebied worden getest. Van katheters en ballonnetjes voor dotterprocedures of een stentplaatsing tot kunsthartkleppen en hart ondersteunende pompjes. “Voor al die instrumenten en procedures zijn standaard testen waaraan ze moeten voldoen, bijvoorbeeld een bepaalde druk tot waar de ballonnetjes kunnen worden opgeblazen voordat ze kapotgaan. Maar als je werkelijk wilt weten hoe het hart gaat reageren op zo’n interventie, dan kan je dit met ons, volledig gecontroleerde platform laten doen. We monitoren in de kamers en boezems, alsmede in de grote vaten van en naar het hart de druk en de doorstroming; we bepalen de hartfrequentie en de cardiac output, het volume aan bloed dat het hart in één minuut kan verpompen. Bijvoorbeeld, als je een nieuw ontwikkelde kunsthartklep plaatst, weet je niet goed wat er precies gaat gebeuren. Bij plaatsing van zo’n hartklep, via de lies, blaas je voor een tijdje een ballon op, waarmee de kunstklep uitgevouwen wordt en de bloedstroom tijdelijk wordt geblokkeerd. Als de ballon weer leeg is, moet het hart weer herstellen, maar wat heeft zo’n klepimplantaat dan voor gevolgen voor de druk, de doorstroming, de volumes? In ons model kun je direct zien hoe het hart zal reageren op implantaat en implantatieprocedure. En ook letterlijk zien, want met endoscopische high-speed camera’s in de hartkamers kunnen we het gedrag van zo’n hartklep in kaart brengen. Dat is mogelijk omdat we in dit geval in het hart zelf een transparante zoutoplossing laten circuleren. Alleen de kransslagaders worden dan voorzien van bloed, de hartspier moet immers wel kunnen samentrekken”, vertelt Lars Mulder.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Operationeel directeur Lars Mulder van LifeTec Group bij één van de vier in-house ontwikkelde hartkleptesters.

Getissue-engineerde kleppen moet je qua werking
zien als een tweetrapsraket.

Minder dierproeven

De effecten van de nieuwe instrumenten en procedures moeten, voordat ze bij mensen mogen worden toegepast, ook in dierproeven worden bepaald. “Maar”, stelt Lars Mulder, “je kunt veel meer antwoorden over je product krijgen door eerst hier experimenten te gaan doen, zodat je uiteindelijk minder dieren nodig hebt. We maken herhaaldelijk mee dat fabrikanten verschillende klepmaten en ontwerpen willen testen. Door die eerst bij ons te testen kan je selecteren, en alleen met de beste verdergaan in de verplichte dierproeven. Dat scheelt niet alleen veel dieren, maar ook tijd en geld.” Zowel bij de dierproeven als bij het kloppend hart draait het meestal om een varkenshart, met dit belangrijke verschil dat de harten voor het kloppend hart uit geslachte varkens worden geprepareerd. Dit gaat zeer omzichtig, als ware het een transplantatie: het moet snel gebeuren, het bloed moet eruit (want dat gaat stollen) en worden vervangen door een preserverende stof. Hierbij mogen er geen luchtbellen inkomen, want die blijven steken in de vaatjes. Als dat allemaal netjes is gebeurd, worden in het laboratorium aansluitingen gemaakt voor de kransslagaders, de aorta en de andere vaten en kan het hart in het systeem worden gehangen en worden gereanimeerd, waarna het vier tot zes uur onder fysiologische omstandigheden kan functioneren en er dus heel wat testen kunnen worden uitgevoerd. Of medische handelingen, want het platform is ook een gewild model voor het trainen van onder andere chirurgen en cardiologen met nieuwe instrumenten of procedures. Ook hiermee wordt een aanzienlijke besparing in het gebruik van proefdieren bereikt.

 

 

 

 



 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

De jongens van het kloppend hart

Het kloppend hart is ontwikkeld door de oprichters van het bedrijf, CEO Jurgen de Hart en R&D directeur Marco Stijnen, en Sjoerd van Tuijl, die een jaar na de oprichting bij HemoLab als research engineer werd aangesteld. Al met al zit er meer dan tien jaar ontwikkeling in dit platform, en is het visueel pakkende plaatje (zie ook de filmpjes op de website van LifeTec) het visitekaartje van het bedrijf. “Maar inmiddels zijn we het stadium van ‘de jongens van het kloppend hart’ wel ontgroeid”, zegt Lars Mulder die als operationeel directeur ook een stuk business development in zijn portefeuille heeft. “In 2012 hebben we ons bedrijfsmatig losgemaakt van de universiteit, en drie jaar later is dat ook fysiek gebeurd door de verhuizing naar het Kennedyplein, op vijf minuutjes lopen van de TU. In die periode zijn we ook sterk gegroeid, naar op dit moment 15 fte’s. We zetten onze expertise niet alleen voor het cardiovasculaire in, maar ook voor andere klinische domeingebieden, zoals orthopedie, urologie, radiologie, gynaecologie en hepatologie. Daarvoor hebben we inmiddels meerdere research platforms in huis, maar daar blijft het niet bij. Als bedrijven een product hebben waar geen standaard research platform of test voor bestaat, dan kunnen we een tailormade research platform maken of test bedenken om aan de specifieke vraag te kunnen voldoen. Dit alles in het kader van onze missie: de kwaliteit van leven beter maken door andere bedrijven in staat te stellen om hun producten beter te maken, wat ten goede komt aan zowel patiënt als medisch behandelaar.”

 

Platformtechnologie

Bij LifeTec staan ook vier zelf ontwikkelde hartkleptesters, waarmee kunsthartkleppen kunnen worden getest, zowel biologische als getissue-engineerde. Met name voor die laatste innovatieve categorie zijn deze testers een uitkomst, omdat de reguliere ISO-testen voorbij gaan aan de werking van deze kleppen. “Bij de gewone kunsthartkleppen is het een kwestie van open of dicht, maar de getissue-engineerde kleppen moet je qua werking zien als een tweetrapsraket.
In het begin is dit vezelige weefselmateriaal namelijk poreus; het sluit wel, maar is niet helemaal dicht en lekt dus in het begin een beetje. Dat is niet erg, want het is juist de bedoeling dat het lichaam zelf weer een hartklep opbouwt op dat vezelige materiaal, het voorziet van cellen en weefsel vormt. Bij het testen moet je dus rekening houden met die ontwikkeling”, legt Lars Mulder uit. Van een heel andere orde is het vasculaire-platform, een bioreactoromgeving waarin bloedvaten lang, wel twee tot drie weken, in leven kunnen worden gehouden. Dit gebeurt in een Panasonic CO2-incubator met gebruik van een fysiologische mediumoplossing die automatisch wordt ververst. Deze bloedvaten worden gebruikt om zogenaamde ‘drug-eluting balloons’ te testen. Deze ballonnetjes zijn voorzien van een coating die breekt als je de ballon opblaast. Daarbij komt een bepaald geneesmiddel vrij, dat in de coating is gestopt, dat op de bloedvatwand terecht komt. Doel van de test is onder de andere het monitoren hoe het bloedvat reageert op dat medicijn. Maar je kunt er ook acute studies mee doen (waarbij met bloed wordt gewerkt), omdat je bijvoorbeeld wilt weten hoe efficiënt die producten zijn: hoeveel van dat medicijn komt daadwerkelijk op de bloedvatwand terecht en hoeveel in het bloed. Dat laatste wil je liever niet omdat het kan leiden tot systemische bijeffecten. De andere CO2-incubator die in de steriele ruimte staat, ook van Panasonic, wordt gebruikt voor het eerste orthopedische platform van LifeTec. Hiermee kunnen behandelmethoden voor kraakbeenslijtage en botaandoeningen als osteoporose en osteoartritis worden bestudeerd, medicijnen en/of materialen worden getest die groei van bot- of kraakbeen stimuleren dan wel de afbraak ervan remmen. “De testen voeren we uit op kleine cilindervormige biopten uit de kniegewrichten van geslachte varkens, die we twaalf weken in leven kunnen houden. Hiervoor hebben we speciale wellsplaten ontwikkeld met een soort van insert, waarmee we het bot- en kraakbeen met specifieke media kunnen voeden. Met ons systeem kunnen we 100 testen parallel uitvoeren, waardoor de mogelijkheid is ontstaan om veel verschillende experimentele groepen te onderzoeken en met de verkregen resultaten de meest potentiële producten te selecteren voor het vervolgtraject. Hiermee worden veel dierproeven voorkomen en wordt ook het R&D traject van onze klanten verkort, goedkoper en minder risicovol”, zegt Lars Mulder.

 

 

 

 

 

In de steriele ruimte staan twee CO2-incubatoren van Panasonic, die zijn aangeschaft bij de verhuizing naar het Kennedyplein. “Voorheen maakten we naar tevredenheid gebruik van dezelfde incubatoren van het lab van de faculteit Biomedische Technologie. Omdat we al gewend waren om er mee te werken lag de keuze voor dezelfde leverancier voor de hand”, licht Lars Mulder toe.

 

Groei

Is er door de verbreding van het werkgebied en de nieuw ontwikkelde research platforms al meer dan genoeg werk voor LifeTec, volgens Lars Mulder wordt dat alleen nog maar meer. “Verschillende ontwikkelingen geven ons wat dat betreft de wind in rug. Ten eerste de alsmaar luidere roep om dierproeven te verminderen. Omdat al onze platformen geschikte alternatieven zijn voor dierproeven, kunnen wij daar uitstekend op inspelen. Maar ook het regulatoire klimaat helpt mee. Er komt regelgeving aan die zegt dat bedrijven om de zoveel jaar hun bestaande producten opnieuw moeten laten onderzoeken. In de loop van de tijd worden namelijk vaak kleine aanpassingen aan het product gedaan, die ieder op zich niet door de goedkeuringsmolen hoeven. Maar als je die allemaal bij elkaar optelt, kan het op een zeker moment best zo zijn dat het product wel wezenlijk is veranderd. Door de periodieke herkeuring kan worden gecontroleerd of de producten nog steeds aan de kwaliteitseisen voldoen.”

Ook de innovatiedrift van de vele, vaak kleine bedrijven in de medische technologie brengt veel onderzoeks- en testwerk met zich mee. “Ze hebben vaak een mooi idee, een prototype en wat IP, maar geen uitgebreid lab, geen geschikte mensen die het uitvoerende werk kunnen doen. Kortom: geen middelen om het product naar een niveau te brengen dat het interessant wordt voor investeerders. Daar kunnen wij op inspelen, niet alleen met onze platforms, maar ook met onze ‘acceleration’ dienst. Hierbij zetten we onze expertise en middelen in om te onderzoeken of het product werkelijk zo goed is als bedacht; we brengen ze naar een hogere Technology Readiness Level (TRL), en mogelijk tot het niveau waarop ze interessant genoeg worden voor financiers/investeerders voor wie we dan tegelijkertijd het investeringsrisico hebben verlaagd. Via die opwaartse spiraal komt er hopelijk alleen nog maar meer interessant werk naar ons toe!”

 

Panasonic Biomedical Sales Europe

www.biomedical.panasonic.eu

 

LifeTec Group

www.lifetecgroup.com

In deze zelf ontwikkelde wellsplaten zitten de bot-kraakbeen biopten. Met behulp van dit model is de levensduur

van het kraakbeen verlengd van twee naar twaalf weken, zodat er relevante testen mee kunnen worden uitgevoerd.

Carmelina Angotti is senior researcher bij LifeTec Group. De opstelling waaraan zij werkt wordt gebruikt voor het bepalen van de gezondheid van de gekweekte bloedvaten. Tijdens de mediumwisseling wordt een ringetje van het vat afgeknipt en aan een klein haakje van glas gehangen, met daarin een metalen draadje. Die gaat in een zoutoplossing en dan wordt er een klein stroompje doorheen gestuurd, waarop het vatringetje samentrekt. De mate van contractie is een maat voor de gezondheid van het vat.

AGENDA

KOOPJESHOEK