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“Plataforma tecnológica para el desarrollo
de dispositivos portátiles de diagnóstico”
Jesus M. Ruano-López
IK4-Ikerlan
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Jesus M. Ruano-López
Introducción
Breve introducción sobre Jesus M. Ruano Lopez
 Investigador en IK4-Ikerlan
 Tres proyectos europeos creados y dirigidos.
 Mi motivación es crear riqueza a partir de los proyectos en los que trabajamos.
 El objetivo de mi charla es mostraros el potencial de los Sistemas de Diagnóstico
International Project Manager
Chairman del Applied Micro Nano Bio System WG
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Jesus M. Ruano-López
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Contenido
Presentación
• Introduccion
• Retos
• Mercado
• Estrategia
Ejemplos
• Proyecto OPTOLABCARD
• Proyecto LABONFOIL
• Proyecto ANGELAB
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Jesus M. Ruano-López
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Contenido
Presentación
• Introducción-> Preparación de la escalada
• Retos->Montaña
• Mercado->Campo Base
• Estrategia-> Ascensión
Ejemplos
• Proyecto OPTOLABCARD
• Proyecto LABONFOIL
• Proyecto ANGELAB
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Jesus M. Ruano-López
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Introducción/Preparación de la Escalada
Terminología
In-Vitro Diagnostic
Platform (IVD)
PoC or IVD =
LabonaChip =
Biosensor =
Sensor
=
Point of Care Platform
(PoC)
Control Unit
+
Sample Prep. Off chip +
Channel
+
Material
+
Disposable component
Labonachip (LOC)
Labonachip
Sample Prep. On chip + Biosensor
Biological Layer
+ Sensor
Microfabrication
PoC or IVD=Control Unit +Sample preps.+Channel+ Biology + Material + Microfab.
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Introducción/Preparación de la Escalada
Necesidad social
Demanda de
sistemas de
Diagnóstico
Estrategia actual
Soluciones disponibles
Muestras reales
alimentarias, humanas o
medioambientales
Lab on a Chip (LOC)
Estrategia
Microtechnology
+
ICT
+
Biology
+
Sector lleno de Gold
Standards muy
establecidos
Soluciones futuras
Estamos atascados?
25 años trabajando en ello
Enfocados en los retos
tecnologicos?
The SmartBioPhone™, a Point of Care vision under development through two European projects: OPTOLABCARD and LABONFOIL Jesus M.
Ruano-López et al., Perspective article, LabonaChip Journal, DOI:10.1039/B902354M
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Introducción/Preparación de la Escalada
Progreso* necesario
*“Progreso es la ganancia de indepencia frente a las incertidumbres del entorno”, Jorge Wagensberg
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Hype
Introducción/Preparación de la Escalada
Estado del arte tecnológico
2
3
Zone for emerging
“Stop process We´re here!
killer apps
development! Crucial moment!
Start making
things”
8
4
1
7
6
5
Too unfocused
research
Time
Slope of Enlightenment
1990
2
1995
Inspired in H. Becker,
Hype, hope and hubris: the
quest for the killer
application in microfluidics
DOI: 10.1039/b911553f
2000
3
2005
7
2010
4
8
5
Current work
6
1
RELIABILITY
COSTEFFECTIVE
MULTISAMPLE
MULTIPARAMET
M.A.Northrup et al. 93 D.Duffy et al. 98
LAYERS AND COMPONENTS
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Y.Liu et al. 2002
A.Gulliksen et
al. 05
M.Aguirregabiria 07
L.Verdoy et al. 09 G.Cerovic 09 J.M. Ruano et al. 11
LabonFoil EU
D. Bang et al. 09 PortfastFlu EU
Optolabcard EU
SYSTEM INTEGRATION
SAMPLE PREPARATION
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Retos/Montañas
Algunas de nuestras montañas
www.labonfoil.eu
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http://angelab-systems.eu/
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Retos/Montañas
Cada pico es un segmento del mercado de diagnóstico
Biomarkers
& Screening
AgroFood
Testing
Forensic &
Military
Infectious
diseases
Environment
testing
Medical
Emergency
“Classifying is to compress and compress is to comprehend”, Jorge Wagensberg
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Retos/Montañas
Barreras por segmento de mercado de diagnóstico
Barreras técnicas
Test
agroalimentarios
Forense y
Militar
Ensayos míltiples
X
X
45’ por análisis
X
15’ por análisis
X
Aumento de resistencia
X
Extracción de muestras
simples
Extracción de muestras
complejas
Control positivo
requerido
Prevención de la
contaminación del
sistema
Sensibilidad
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X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
ng/ml
1-10 cfu
X
X
<80 €
35-70 €
5€ (agua)
35€ (Investig.)
<40 €
8 o más
8 o más
8 o más
X
1-10 c.f.u
< 20 €
8 o más
X
X
X
1 c.f.u.
Certificación ISO HA
Precio aceptable por
muestra
Número de muestras por
test
Emergencia Enfermedades
Test
Revisión
médica
infecciosas medioambiental biomarcadores
<30 €
De 2 a 6(3+3) De 2 a 6(3+3)
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10 cfu
0.3ng/l
X
11
Mercado/Campo Base
Ejemplos/Tendencias
 Alere
 BioMérieux
 BD Diagnostics
 Cepheid
MEDICINA
PERSONALIZADA
 Bio-Rad
PoC INFECCIOSAS
 Roche
Sistemas IVD o ROBOTS
 Lifetechnologies
 microLIQUID
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Estrategia
Temas científicos
1. Inventa un sistema que añade valor al actual
estándar de oro y que permita tomar decisiones
2. Asciende por la cara sur de la complejidad
(Incluye una vía lo más sencilla posible).
3. Una vez arriba, puedes introducir nuevas vías o
mejoras
4. Todas las herramientas de investigación para
llegar allí y no centrarse en uno (por ejemplo,
biosensores).
5. Metodología de integracion
1. Estándar de diseño de producto ISO90012008.
2. Plan Review designs, gestión de riesgos,
verificación, validación.
3. Retira o aísla la complejidad mediante la
Modularidad
PoC or IVD=Control Unit +Sample preps.+Channel+ Biology + Material + Microfab.
On chip/Off Chip
Tools
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Contenido
Presentación
Ejemplos
• Proyecto OPTOLABCARD
• Proyecto LABONFOIL
• Proyecto ANGELAB
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Pre-secuela Labonfoil: proyecto EU Optolabcard
De dónde nace LABONFOIL?
Mass produced optical diagnostic labcards based on
micro and nano SU8 layers
© Optolabcard
Labonachip
OPTOLABCARD
Periodo: Oct 2005-Feb 2009
Presupuesto: 2,9 M€
Socios: 9 de 5 países
Nº 016727
Instrumento POC
Lector óptico/térmico
Cápsula
www.optolabcard.com
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Coordinator: J. M. Ruano-López
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Pre-secuela Labonfoil: proyecto EU Optolabcard
Resultados Salmonella spp. in faeces
Analyses according to EN ISO 16140
 Clinical Samples provided by Hospital Donosti
 Initial tests for optimization purposes (200 chips).
 Validation of the amplification itself (67 chips),
 Full analyses with clinical samples and the chip for the detection of Salmonella
spp (30 chips).
 Femtograms of DNA in 30 minutes
End point PCR product from Salmonell
reference vs microdevice
a spp.
Relative accuracy
95.6 %
Relative sensitivity
95.6 %
Relative specificity
100 %
Number of Chips
Histogram of the full 30 analysis
PCR product range ngrµL
D. Verdoy et al. Proceeding of µTAS 09, Jeju, Korea 2009
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Proyecto europeo Labonfoil
LABONFOIL: Labcard applications and a Skinpatch
Parches y tarjetas inteligentes basados en láminas y
compatibles con un Smartphone
Periodo: Mayo 2008 - Feb 2013
Presupuesto: 7,1 M€
Socios: 13 de 9 países
Nº 224306
Coordinator: J. M. Ruano-López
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www.labonfoil.eu
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Proyecto europeo Labonfoil
LABONFOIL: Labcard applications and a Skinpatch
Aplicación agroalimentaria
Aplicación
ambiental
Tipificación de patógenos
Detección de algas
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Aplicación médica
Detección de CEA en CRC
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Creación 3 sistemas LABONFOIL
Prototipo de producto de aplicaciones Labcard
Una plataforma de diagnóstico
Kit personalizable para cada
ensayo (alta versatilidad)
x523
x3
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Jeringuilla
pre-cargada
Jesus M. Ruano-López
Labcard con reactivos
pre-almacenados
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Creación 3 sistemas LABONFOIL
CRC monitoring IqPCR of CEA levels in blood
MAGNET
Mag. Bead –Ab complex
Ag
LIGHT
Impurities
Labelled Ab with DNA probe
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HEAT
0
C2
Resultados Labcard
C3
C4
10 ng/ml
C5
C2
100 ng/ml
C3
C7
C4
C8
SALUD
1000
MEDIOAMBIENTAL
25,0
10 ng/ml
100 ng/ml
1000 ng/ml
10 ng/ml
C5
100
C2 ng/ml
100
100
900
800
20,0
C3
C7
1000 ng/nl
15,0
C4
C8
1000
700
35
Fluorescence signal (a,u)
30
Resultados LABONFOIL
10 ng/ml
C5
100
1000
C7
1000
ng/nl
1000 ng/nl
C8
40 500 45
1000
100
1000
100
400
1000
1000 ng/nl
1000
1000 ng/nl
300
35
40
45
1000
200
35
10,0
100 ng/ml
100
1000
600
40
100
1000
1000 ng/nl
22,0
21,0
20,0
19,0
18,0
17,0
16,0
15,0
14,0
13,0
12,0
11,0
10,0
9,0
8,0
7,0
6,0
5,0
4,0
3,0
2,0
1,0
0,0
y = -1,485ln(x) + 23,365
R² = 0,98
5,0
0,0
1
1
45
10
10
100
100
1000
1000
0
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
32
34
36
38
40
42
Cycles
ALIMENTARIO
Methods
N of
sample
tested
Positive
Negative
Conventional
culture
67
15*
52*
Conventional
real-time PCR
67
15/15/15
*
52/52/52
*
On Labonfoil
real-time PCR
67
15/67
sample
tested***
52/67
sample
tested**
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Creación de Sistema basado en parche cutáneo
Prototipo de producto de Parche detección de cocaina
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Resultados LABONFOIL
Resultado Parche
TL/CL Ratio (PWR Skinpatch Reader).
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LABONFOIL Research Future work
Qué pasa después del fin del LABONFOIL? El ANGELAB
ANGELAB
Periodo: Oct 2012 - Oct 2016
Presupuesto: 11 M€
Socios: 15 de 7 países
Nº 224306
Coordinator: J. M. Ruano-López
www.angelab-systems.eu
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ANGELAB
A new Genetic Laboratory for Non Invasive Prenatal Diagnosis
NIPD IVD systems
If we make there we´ll make it anywhere
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ANGELAB
Innovación a través de una modularidad
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ANGELAB
Próxima directiva DIV y Nicho de mercado
 La Directiva de Dispositivos
Médicos
(2012/0267(COD))
indica que los tests de alto
riesgo (p. ej., tests de
laboratorio o LDTs) que se
utilizan por una institución
sanitaria están sometidos a los
mismos requisitos que los
comerciales.
 Esta barrera regulatoria solo se
podrá superar o regulando el
LDT o enviando las muestras a
laboratorios
externos
o
realizando el diagnóstico con un
sistema de DIV microfluídico
certificado en la institución
sanitaria.
 Este
panorama
regulatorio
podría aumentar la demanda de
sistemas de DIV personalizados.
http://www.europarl.europa.eu/oeil/popups/summary.do?id=1225597&t=e&l=en
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Conclusiones
Futura consolidación
 La microfluidica en EU ha
alcanzado un nivel de madurez
alto en cuestiones tales como la
fabricación, materiales, técnicas y
componentes de fluidos
 La convergencia (o selección
científica ) de la mayoría de estas
soluciones anteriores en enfoques
similares permiten una integración
en componentes y estos a su vez
en sistemas de diagnóstico
 Exite un mejor conocimiento de
las necesidades microfluidicas en
varios aspectos de diagnóstico
basados ​en proteína / DNA.
 Visión modular, componentes
comunes: lavado, elución,
concentración, incubación,
amplificación
 Hemos creado juntos en Euskadi un nodo de investigación alrededor de la microfluidica con
aplicaciones para el diagnostico que las empresas vascas tienen a su disposición
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Conclusiones
Podría crearse una industria Vasca basada en IVD?<
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Conclusiones
Necesidad del sector
Disposable
Manufacturer
Reader
Soft
Reader
hardware
Polymer
provider
Label
reagent
provider
µfluidics for
Sample prep
Sample
prep
reagent
provider
Multiplex
Biosensing
Biomarkers
To consolidate the AMNBS Added Value Chain
Original
Equipment
Manufacturer
(OEM)
IVD Supply Chain
Designing
tools
Fabrication
processes provider
LabonaChip clean
room equipment
END
USERS
A1
A2
A3
Aplications:
Medical, Food,
Environmental
Diagnostics
Bio-Technology providers
Simulation
tools
Diagnostic
companies
Exploiters
Validation tools
PRODUCTION
Development Manufacturing Chain
LabonaChip
fabrication
equipment
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Conclusiones
Cómo sería cuando consigues tus metas
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Reconocimientos y preguntas
 A todos las personas que han trabajado en estos proyectos.
 Proyecto europeo OPTOLABCARD
www.optolabcard.com
 Proyecto europeo LABONFOIL
www.labonfoil.eu
 Proyecto ANGELAB EU
www.angelab-systems.eu/
 Programa Gobierno Vasco ETORTEK
Eskerrik asko!
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