Therapeutic proteins have recently received increasing attention because of their clinical potential. Currently, most therapeutic proteins are produced on a large scale using various cell culture systems. However, storing and transporting these therapeutic proteins at low temperatures makes their distribution expensive and problematic, especially for applications in remote locations. To this end, an emerging solution is to use point-of-care technologies that enable immediate and accessible protein production at or near the patient’s bedside. Here we present the development of “Therapeutics-On-a-Chip (TOC)”, an integrated microfluidic platform that enables point-of-care synthesis and purification of therapeutic proteins. We used fresh and lyophilized materials for cell-free synthesis of therapeutic proteins on microfluidic chips and applied immunoprecipitation for highly efficient, on-chip protein purification. We first demonstrated this approach by expressing and purifying a reporter protein, green fluorescent protein. Next, we used TOC to produce cecropin B, an antimicrobial peptide that is widely used to control biofilm-associated diseases. We successfully synthesized and purified cecropin B at 63 ng/μl within 6 h with a 92% purity, followed by confirming its antimicrobial functionality using a growth inhibition assay. Our TOC technology provides a new platform for point-of-care production of therapeutic proteins at a clinically relevant quantity.

治疗性蛋白质最近因其临床潜力而受到越来越多的关注。目前，大多数治疗性蛋白质是使用各种细胞培养系统大规模生产的。然而，在低温下储存和运输这些治疗性蛋白质会使它们的分配变得昂贵且存在问题，特别是对于偏远地区的应用。为此，一种新兴的解决方案是使用即时护理技术，可以在患者床边或附近立即和可及地生产蛋白质。在这里，我们介绍了“芯片治疗（TOC）”的开发，这是一个集成的微流体平台，可实现治疗性蛋白质的即时合成和纯化。我们使用新鲜和冻干材料在微流控芯片上进行治疗性蛋白质的无细胞合成，并应用免疫沉淀进行高效的片上蛋白质纯化。我们首先通过表达和纯化报告蛋白绿色荧光蛋白来证明这种方法。接下来，我们使用 TOC 生产天蚕素 B，一种广泛用于控制生物膜相关疾病的抗菌肽。我们在 6 小时内成功合成并纯化了 63 ng/μl 的天蚕素 B，纯度为 92%，然后使用生长抑制试验确认其抗菌功能。我们的 TOC 技术为临床相关数量的治疗性蛋白质的即时生产提供了一个新平台。我们首先通过表达和纯化报告蛋白绿色荧光蛋白来证明这种方法。接下来，我们使用 TOC 生产天蚕素 B，一种广泛用于控制生物膜相关疾病的抗菌肽。我们在 6 小时内成功合成并纯化了 63 ng/μl 的天蚕素 B，纯度为 92%，然后使用生长抑制试验确认其抗菌功能。我们的 TOC 技术为临床相关数量的治疗性蛋白质的即时生产提供了一个新平台。我们首先通过表达和纯化报告蛋白绿色荧光蛋白来证明这种方法。接下来，我们使用 TOC 生产天蚕素 B，一种广泛用于控制生物膜相关疾病的抗菌肽。我们在 6 小时内成功合成并纯化了 63 ng/μl 的天蚕素 B，纯度为 92%，然后使用生长抑制试验确认其抗菌功能。我们的 TOC 技术为临床相关数量的治疗性蛋白质的即时生产提供了一个新平台。然后使用生长抑制试验确认其抗菌功能。我们的 TOC 技术为临床相关数量的治疗性蛋白质的即时生产提供了一个新平台。然后使用生长抑制试验确认其抗菌功能。我们的 TOC 技术为临床相关数量的治疗性蛋白质的即时生产提供了一个新平台。