Biochip: Schnelltest auf Blutvergiftung

Mit einem Biochip können Mediziner Blutproben künftig direkt in der Arztpraxis untersuchen. Foto: Fraunhofer IPM

Um eine Sepsis erkennen und behandeln zu können, nimmt der Arzt Blut ab und schickt es zur Untersuchung an ein Zentrallabor. Mit einem neuen Biochip können Ärzte das Blut künftig direkt in der Arztpraxis untersuchen – innerhalb von 20 Minuten liegt das Ergebnis vor. Den Biochip haben Wissenschaftler am Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM in Freiburg entwickelt. Er wird in einem ebenfalls vom IPM konstruierten Gerät ausgewertet, das alle Untersuchungsschritte vollautomatisch durchführt. Der Arzt muss lediglich die Blutprobe in das System stellen und auf das Ergebnis warten.

Im Gerät werden die roten Blutkörperchen vom Blut getrennt, das zurückbleibende Blutplasma wird auf den Biochip geleitet. Leidet der Patient an einer Sepsis, bildet sein Immunsystem als Abwehrreaktion bestimmte Proteine aus. Diese nutzt der Biochip zur Diagnose: Auf dem Chip sind Antikörper verankert, die wie ein Schlüssel zum Schloss an genau diese Proteine ankoppeln können. Befinden sich Proteine im Blut, fischen die Antikörper diese aus der Flüssigkeit heraus und fixieren sie auf dem Chip. Dazu spült das System eine Lösung mit passenden Antikörpern über den Chip, die wiederum mit einem fluoreszierenden Farbstoff markiert sind. Diese binden an die Proteine – Antikörper, Protein und fluoreszenzmarkierter Antikörper sind damit fest aneinander- und an die Oberfläche gekoppelt. Beleuchtet man den Chip, leuchtet der Farbstoff auf. Das System erkennt viele kleine Leuchtpunkte, die anzeigen, dass Protein im Blut war. Ist der Patient dagegen gesund, bleibt der Chip dunkel.

Mit ihrer Entwicklung können die Forscher verschiedene Proteine in einem Ablauf gleichzeitig untersuchen. In diesem Fall befinden sich unterschiedliche Fängermoleküle auf dem Chip, an die jeweils spezifische Moleküle aus dem Blut andocken. Durch eine geschickte Wahl der nachgewiesenen Proteinmarker lassen sich wichtige Zusatzinformationen über Schwere und Ursache der Erkrankung gewinnen.

Einen Prototyp des Geräts und des Biochips haben die Forscher bereits gemeinsam mit Kollegen einer Universitätsklinik erfolgreich getestet. Der Biochip wird jeweils nur einmal verwendet – entsprechend preisgünstig muss er sein. Die Forscher rechnen damit, dass er bei entsprechender Stückzahl etwa einen Euro kosten wird.

Die Anwendungsmöglichkeiten sind vielfältig: So lassen sich auch andere Erkrankungen wie Herzinfarkt oder Krebs untersuchen. Weiterhin ermöglicht der Chip Doping- und Urintests sowie Qualitätsprüfungen an Lebensmitteln. EB