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Analytik: Das Minilabor für alle Fälle

Dank Labortests lassen sich viele Krankheiten heute zuverlässig nachweisen, meist kosten sie aber wertvolle Zeit. Nun wurde ein System entwickelt, das selbst komplexe Analysen vor Ort ermöglicht.
Analyse
"Wir müssen erst die Laborergebnisse abwarten" – ein Satz, der vielen Patienten gut bekannt sein dürfte. Meist dauert es mehrere Tage, bis die Proben ans Labor geschickt, dort analysiert und die Ergebnisse an den Arzt übermittelt sind. Bei vielen Krankheiten ist eine schnelle Diagnose jedoch mitentscheidend für den Therapieerfolg. Zukünftig muss der Patient vielleicht nur noch kurz im Wartezimmer Platz nehmen, bevor er den Befund bekommt.

In einem Verbundprojekt haben Forscher aus sieben Fraunhofer-Instituten eine modular aufgebaute Plattform für In-vitro-Diagnostik entwickelt, mit der sich unterschiedliche Bioanalysen – etwa von Blut und Speichel – direkt in der Arztpraxis durchführen lassen. "Dank ihres Baukastenprinzips ist unsere ivD-Plattform so flexibel, dass sie sich für alle möglichen bioanalytischen Fragestellungen eignet", so Eva Ehrentreich-Förster vom Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik IBMT in Potsdam-Golm.

Minilabor | Im neuen Minilabor lassen sich unterschiedliche Bioanalysen – etwa von Blut oder Speichel – automatisiert durchführen.
Kernelement des Minilabors sind Einwegkartuschen aus Kunststoff, die mit unterschiedlichen Sensoren bestückt werden können. Für eine Analyse befüllt der Arzt die Kartusche mit entsprechenden Reagenzien – Bindemitteln, die bestimmte Stoffe wie Antigene im Probenmaterial nachweisen. Je nach Fragestellung stehen ihm außerdem unterschiedliche Nachweisverfahren – englisch Assays – bereit. Um einen Assay durchzuführen, muss der Arzt nur die Kartusche mit den entsprechenden Substanzen beladen, der Test läuft dann automatisiert ab. Im Gegensatz zu herkömmlichen Untersuchungen reichen nun wenige Mikroliter Probenflüssigkeit aus.

"Wir haben die Assays dabei so optimiert, dass sich in einem einzigen Analyseschritt bis zu 500 Nachweisreaktionen parallel durchführen lassen", erläutert Ehrentreich-Förster. So erhält der Arzt auch bei komplexen Analysen innerhalb von etwa 30 Minuten ein Ergebnis. 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. Ein neues Modul auf der Rückseite der Kartusche ermöglicht es zudem, das Probenmaterial auf DNA-Ebene zu untersuchen. Im Fall der Erbgut-Analytik machen sich die Forscher die komplementären Eigenschaften des DNA-Doppelstrangs zu Nutze, um den gesuchten Stoff nachzuweisen. Anhand von optischen Fluoreszenzsignalen oder elektrischen Signalen werden die Ergebnisse dann ausgelesen.

Ist die Kartusche entsprechend präpariert, legt sie der Arzt in das Messsystem ein. Die Ergebnisse kann er wahlweise mit optischen oder elektrochemischen Biosensoren auslesen. Für beide Methoden haben die Forscher im Messsystem je ein Auslesefenster mit einem Bypass installiert, durch den die Probe gepumpt wird.

Ehrentreich-Förster hat neben medizinischen Anwendungen noch weitere Märkte im Blick: "Die ivD-Plattform eignet sich auch für die Lebensmittelanalytik oder für Dopingkontrollen." Das Minilabor steht kurz vor der Marktreife – das tagelange Warten auf Ergebnisse gehört also wohl bald der Vergangenheit an.

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