Kurset giver en indføring i mulighederne for at anvende mikro- og nanoteknologi inden for diagnostik og lægemiddel udvikling. Udgangspunktet vil være en gennemgang af eksempler på brug af teknologien i konkrete anvendelsessituationer, f.eks. til ”point of care” (POC) diagnostik, "high throughput screening", avancerede in vitro cellekultur modeller for at teste lægemidler og nye måder at administrere lægemidler på (nano partikler vil ikke blive behandlet).

I løbet af kurset vil vi gennemgå samspillet mellem biologiske komponenter og mikro- og nanoskalakomponenter i disse systemer. Derudover vil vi kigge på fabrikationsteknologier, detektionsprincipper og mulighederne for at bruge mikro- og nanoteknologi i disse systemer. Kurset vil gøre det muligt at forstå, hvordan mikro- og nanoteknologi kan løse flaskehalsproblemer i f.eks. "high throughput screening", cellekulturer og diagnostik. Desuden vil vi diskutere indflydelsen af mikro- og nanoteknologi på medicinalindustrien. En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:

• Beskrive nøglefunktionerne ”point of care devices” såsom mikrofluidik netværk, detektionsmetoder (optisk, elektrokemisk og mekanisk) og biokemiske analyser.
• Beskrive nøglefunktionerne i ”microfabrikerede drug delivery devices og smart implants”, såsom fremstilling, materialer, lægemiddelformulering og effektivitet
• Beskrive nøglefunktionerne i cellebarrier modeller, såsom celle typer, biokompatibilitet af materialer, massetransporter og kolleration til in vivo.
• Beskrive nøglefunktionerne i miniaturiseret ”high throughput screening”, såsom metoder til at detektere indenfor lukkede beholdere, opdeling af prøve i mange partitioner og produktion af biologiske bibliotek.
• Sammenligne traditionelle metoder med miniaturiserede metoder.
• Sammenfatte videnskabelig information i et plakatformat
• Gennemføre søgning af databaser for at finde relevant information om et givet emne.
• Opsummere nuværende videnskabeligt materiale fra udvalgte papirer i en rapport

Eksisterende 'point of care' (POC) systemer vil blive brugt som eksempler i kurset. Vi vil for eksempel undersøge, hvordan glukose niveauer, vira- og blodtælling udføres i POC-enheder. Med disse enheder som udgangspunkt, vil vi forklare principperne for mikro- og nanoteknologi i de forskellige eksempler. Dette omfatter grundlæggende mikrovæske (microfluidic) håndteringspricipper, sensorfunktioner og fabrikationsmetoder. De eksempler, der bruges, vil give et indblik i POC-enheder og integration af microfluidic, enzymatiske og kemiske reporter systemer, sensorer og datahåndteringssystemer.

Det næste emneområde, der gennemgås i kurset, er hvordan mikro- eller nanosystemer bruges til "High Throughput Screening" af nye lægemidler. Disse ultra HTS-metoder er afhængige af mikro- og nanoskala komponenter, biokemiske komponenter, og andre nanoteknologiske redskaber, for eksempel til detektion. Det er vigtigt at forstå hvordan disse komponenter spiller sammen i de nye typer af ultra HTS. Derudover, vil vi diskutere strategier for at søge i biblioteker af store biologiske og små molekyler.

Yderligere vil vi drøfte mere avanceret cellekultur- og celleanalyseteknologi, der for eksempel kan erstatte dyreforsøg i toksikologitest. Dette omfatter indførelse og drift af cellekulturchips, analysesystemer såsom fluorescens (FRET, TIRF, TRF og andre), samt elektrokemisk detektion. Til sidst diskuteres forskellige metoder for at frigive stoffer lokalt og på specifikke tidspunkter. Forelæsningsnoter, videnskabelige artikler og bogkapitler 15. april, 2020