18.03.2010
Microarrays - Tendenzen in der Analytik
Matthias Grießner , Michael Breitenstein, Sebastian Hoppe, Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik (IBMT)
Die Technologie der Microarrays steht seit mehreren Jahren im Fokus der Bioanalytik. Besonders interessant hierbei sind die Möglichkeiten einer hohen Parallelisierung und der geringe Verbrauch an zumeist teuren Agenzien. Die Anwendungen reichen dabei von A wie Allergendetektion bis Z wie Zinkfinger Promoter. Allen gemeinsam ist die ortsaufgelöste Applikation von Molekülen auf ein chemisch/physikalisch modifiziertes Substrat, die durch verschiedene Vorgehensweisen realisiert werden kann. Neben den photolithographischen Methoden, die sehr hohe Featuredichten erlauben und eine direkte Synthese der Biomoleküle auf dem Substrat beinhalten, unterscheidet man weiterhin zwei physikalische Methoden der Auftragung. Zum einen das "contact printing". Dabei werden Stahlnadeln in die zu applizierende Lösung getaucht und danach auf das Substrat gedrückt. Das Prinzip ist analog zu dem eines Tintenfasses mit Federkiel. Ein Nachteil dieser Methode ist eine mögliche Zerstörung der modifizierten Substratoberfläche durch die mechanische Einwirkung. Eine Methode, die dieser Limitierung nicht unterliegt, ist das "non-contact printing". Die Features werden dabei durch Verdrängung oder durch einen Druckimpuls, der auf die Probenlösung wirkt, als Tropfen auf das jeweilige Substrat aufgetragen. Dies ist vergleichbar mit einem Puderzuckerstreuer.
Eine Sonderform der Auftragung ist die Molecular-Ink-Lithography. In diesem Fall wird die Probe kontaktfrei durch Diffusion auf das Substrat aufgebracht. Eine Herausforderung bei der Umsetzung all dieser Verfahren ist die richtige Methode für den jeweiligen Zweck zu finden und eine reproduzierbare und qualitativ hochwertige Applikation zu gewährleisten. Hierfür ist es mitunter notwendig, chemische Modifikationen an den Strukturen, die zur Auftragung benötigt werden, vorzunehmen.
Nachfolgend sollen exemplarisch drei Beispiele für aktuelle, experimentelle Problemstellungen aus dem Bereich der Microarrays erläutert werden.