Schnelle Analyse von biologischem Probenmaterial vor Ort

Analysen von biologischem Probenmaterial, etwa Blut und Speichel, sind für eine schnelle und eindeutige Diagnostik von Krankheiten wichtig. Fraunhofer-Forscher haben in einem Verbundprojekt die "ivD-Plattform" entwickelt: Mit Hilfe eines einzigen Lab-on-Chip-Systems können Proben künftig direkt vor Ort untersucht werden. Die Fraunhofer-Wissenschaftler stellen die ivD-Plattform vom 7. bis zum 9. Oktober 2008 auf der Biotechnica in Hannover in Halle 9, Stand E29 vor.

Ein Patient wird ins Krankenhaus eingeliefert: Verdacht auf Sepsis - eine schnelle Therapie ist wichtig. Eine eindeutige Diagnose kann aber erst eine Blutuntersuchung liefern. Bislang muss der Arzt dem Patienten mehrere Milliliter Blut abnehmen, die Probe an ein Labor schicken und die Ergebnisse abwarten. Anhand der Konzentration der weißen Blutkörperchen, Blutplättchen und Entzündungsmarker lässt sich dann eindeutig bestimmen, was dem Erkrankten fehlt. Die entsprechende medikamentöse Behandlung kann eingeleitet werden.

Acht Institute der Fraunhofer-Gesellschaft haben gemeinsam ein Lab-on-Chip-System entwickelt, mit dem die Inhaltsstoffe und Parameter von biologischem Probenmaterial, z. B. von Blut oder Speichel, durch einen Immunoassay oder DNA Analytik schnell bestimmt werden können. Mit diesen Methoden lassen sich die Analyte - Stoffe, die nachgewiesen werden sollen - durch die Bindung von Antigenen an Antikörper bestimmen. Im Falle der DNA-Analytik machen sich die Forscher die Komplementarität des DNA-Doppelstranges zu Nutze, um den Analyten nachzuweisen. Anhand von optischen Fluoreszenzsignalen oder elektrischen Signalen werden die Ergebnisse ausgelesen. "Das Besondere an der Fraunhofer-ivD-Plattform ist, dass sie sich für verschiedene bioanalytische Fragestellungen einsetzen lässt", erklärt Eva Ehrentreich-Förster vom Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik IBMT in Potsdam. Während bisher für unterschiedliche Proben speziell angepasste Biochips benötigt wurden, ist es möglich, die ivD-Plattform für alle Arten von Probenmaterial zu verwenden. Je nach Art der Substanz, die der Kunde untersuchen will, trägt man verschiedene Antigene als Bindemittel auf. Im Gegensatz zu herkömmlichen Untersuchungen reichen für einen Immunoassay wenige Mikroliter Probenflüssigkeit aus. Die Fraunhofer-Wissenschaftler haben daher Übersetzungsregeln entwickelt, mit denen die Einheiten herunterskaliert werden. So lässt sich für jeden Stoff ausrechnen, welche Antigene in welcher Menge eingesetzt werden müssen, damit die Bindereaktion optimal verlaufen kann. Bis auf das aufzutragende Bindemittel ist die ivD-Plattform für alle biologischen Probematerialien identisch. Sie lässt sich daher kostengünstig in Serie fertigen. Dank des Lab-on-Chip-Systems wird es künftig möglich sein, schnelle Probenanalysen durchzuführen - und das nicht nur in der Humanmedizin: Die ivD-Plattform kann auch in den Bereichen der Umwelt-, Lebensmittel- und Agraranalytik angewendet werden.

Quelle: Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik (IBMT)