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28.08.2012

Nanoporenanalyse: MECA-Chips erleichtern Charakterisierung von Molekülen


Mit Hilfe eines Ansatzes der Mikrosystemtechnik wird es in Zukunft möglich sein, mit der Nanoporenanalyse Größe und Zusammensetzung von Molekülen bei geringen Kosten schneller und einfacher zu bestimmen. Das hat ein Forschungsteam des Physiologischen Instituts der Universität Freiburg herausgefunden. Die Gruppe um Dr. Gerhard Baaken in der Arbeitsgemeinschaft von Prof. Jan C. Behrends hat das Projekt Ionera gestartet, um die Technologie für eine stark vereinfachte und beschleunigte Analyse bis hin zur Vorserienreife zu entwickeln.

Fingernagelgroße MECA-Chips (Micro Electrode Cavity Array) bilden die Grundlage, eine artifizielle Zellmembran zu entwickeln, in die einzelne biologische Nanoporen wie zum Beispiel das bakterielle Toxin a-Hämolysin, eingesetzt werden können. Durch diese wenige Nanometer große Öffnung werden einzelne Moleküle von der einen auf die andere Seite der Membran geschleust und die Veränderung des elektrischen Widerstandes der Nanopore gemessen. Die Auflösung des Messsignals ist dabei aufgrund der Miniaturisierung des gesamten Aufbaus so hoch, dass die Anzahl der Kettenglieder eines einzelnen Polymermoleküls genau bestimmt werden kann.

Das zukünftige Anwendungsspektrum der Einzelmolekülanalytik mittels Nanoporen ist dementsprechend breit gefächert - von der schnellen und kostengünstigen Bestimmung von kurzkettigen Polymeren bis hin zur markerfreien Detektion von DNS. "Allerdings fehlt die technische Umsetzung, da bis heute keine geeignete Plattform für einen hohen Durchsatz an Experimenten auf dem Markt existiert", erklärt Baaken. Die MECA-Technologie kann diesen Engpass nun beseitigen. Damit können nicht nur bestehende Analyseaufgaben günstiger und schneller abgearbeitet, sondern auch in der Forschung Ideen für neue Einsatzmöglichkeiten schneller umgesetzt werden.

Unterstützung und organisatorische Hilfe erhält das Projekt unter anderem vom Gründerzentrum der Universität Freiburg, dem Freiburger Materialforschungszentrum und dem Institut für Mikrosystemtechnik. "Für dieses fächerübergreifende Gründungsprojekt bietet die Universität Freiburg sehr gute Bedingungen. Die enge und unkomplizierte Zusammenarbeit der einzelnen Institute und des Gründerzentrums ist dafür entscheidend", sagt Behrends.

Mit der erfolgreichen Antragstellung beim Förderprogramm EXIST-Forschungstransfer des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie können die Entwicklungsarbeiten in Richtung Anwendung und spätere Markteinführung vorangetrieben werden. Auf dieser Basis wollen die Wissenschaftler in den nächsten 18 Monaten den Nachweis für eine industriell einsatzfähige Hochdurchsatztechnologie erbringen, die von der zukünftigen Ionera GmbH zeitnah in ein Produkt umgesetzt werden kann.

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Quelle: Universität Freiburg




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