Frage der Woche an . . . Prof. Dr. Martina Gerken, Direktorin des Instituts für Elektrotechnik und Informationstechnik an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

In einem Projekt wollen Sie einen Chip entwickeln, der in einem Tropfen Blut verschiedene Proteine erkennen kann. Die Idee: Chiplabore sollen schnelle, dezentrale Blutuntersuchungen ermöglichen. Wann könnte das Realität sein?

In einem Projekt wollen Sie einen Chip entwickeln, der in einem Tropfen Blut verschiedene Proteine erkennen kann. Die Idee: Chiplabore sollen schnelle, dezentrale Blutuntersuchungen ermöglichen. Wann könnte das Realität sein?

Gerken: Das Ziel unserer Forschung ist, ein kompaktes Analysegerät mit zugehörigem Chiplabor als Wegwerfartikel zu entwickeln. Mit diesem System soll die dezentrale, multiparametrische Analyse von Biomarkern in einzelnen Bluttropfen möglich werden.

Weit verbreitet ist heute bereits die dezentrale Bestimmung der Glucosekonzentration im Blut zur regelmäßigen Überwachung. Im medizinischen Bereich wird erforscht, welche Proteine im Blut als Biomarker für verschiedene Krankheitsbilder dienen können. Dabei erscheint insbesondere die multiparametrische Analyse verschiedener Biomarker vielversprechend für eine verlässliche Diagnosestellung zu sein. So wurde zum Beispiel eine Reihe von kardialen Markern identifiziert, die in Kombination herangezogen werden können, um einen akuten Myokardinfarkt auszuschließen.

Wir haben ein kompaktes Messgerät mit einer Größe von 13 mal 3,5 mal 4,9 Kubikzentimetern entwickelt, das es ermöglicht, die Konzentration mehrerer Proteine parallel zu bestimmen. Dazu wird eine nanostrukturierte Oberfläche lokal mit spezifischen Fängermolekülen, wie Antikörpern oder Aptameren, funktionalisiert. Das optische Transmissions- oder Reflexionsverhalten der Oberfläche wird örtlich aufgelöst mit einer Kompaktkamera ausgelesen. Aufgrund der spezifischen Funktionalisierung können die jeweiligen Proteine nur an bestimmten Stellen an die nanostrukturierte Oberfläche anbinden. Diese Anbindung ändert konzentrationsabhängig die optischen Eigenschaften, die mit dem Messgerät evaluiert werden. Wir konnten kürzlich die ortsspezifische Anbindung von drei verschiedenen Biomarkern in Pufferlösung nachweisen. Weiterhin haben wir einen ersten Mikrofluidik-Chip mit integrierter nanostrukturierter Oberfläche zur Blutfilterung und Proteindetektion entwickelt.

Dieses Chiplabor soll künftig die Aufnahme eines Bluttropfens ermöglichen und für eine Analyse von bis zu 100 verschiedenen Biomarkern funktionalisiert werden. Es ist als Einmalartikel ausgelegt und wird zur Messung in das kompakte optische Messgerät eingelegt. Ein solches System könnte in etwa fünf Jahren Marktreife erreichen. Wir erwarten, dass das Gerät zunächst zwar eine geringere Genauigkeit als Labormessungen haben wird. Doch die Messergebnisse werden dafür innerhalb von etwa 15 Minuten zur Verfügung stehen. sg