Ein neuartiges Chipdesign könnte es erlauben, Tumormarker künftig minutenschnell direkt in einer Blutprobe nachzuweisen. Damit würde das bei vergleichbaren nanotechnologischen Nachweisverfahren erforderliche, umständliche Aufbereiten der Probe entfallen, wie jetzt Forscher um Mark Reed und Tarek Fahmy von der Yale University in einer Machbarkeitsstudie demonstrierten. Sensorchips auf Basis von Nanotechnologie können Stoffe, die die Anwesenheit eines Tumors verraten, in äußerst geringen Konzentrationen nachweisen. Damit ließe sich in Zukunft die Früherkennung von Krebserkrankungen erheblich verbessern und vereinfachen.
Die Reinigungsvorrichtung | Zur Aufbereitung der Probe ketteten die Forscher Antikörper, die die gesuchten Substanzen an sich binden, an die Kammerwand des Chips. Nachdem sie das Blut ausgespült hatten, lösten sie die Fixierung mit UV-Licht: Die gereinigte Flüssigkeit konnte nun mit dem eigentlichen Erkennungschip in Kontakt gebracht werden.
Im System von Reed und Kollegen übernimmt der Chip die Reinigungsprozedur selbst. In der ersten von zwei winzigen Kammern verankerten die Wissenschaftler Antikörper, die die gesuchten Stoffe aus dem Blut herausfiltern und festhalten. Alle ungewollten Substanzen werden im anschließenden Schritt ausgewaschen, wenn das Blut durch eine Laborflüssigkeit ersetzt wird. Durch Bestrahlung mit UV-Licht lassen sich nun die Antikörper und die an sie gebundenen Biomarker von der Chipwand ablösen und in die zweite Kammer pumpen, in der der eigentliche Nachweis stattfindet.
Das Erkennungsverfahren dort verwendet eine bei vergleichbaren Apparaturen etablierte Methode: Moleküle sind hier so mit elektrischen Leiterbahnen verknüpft, dass sie über eine Änderung des Stromflusses mitteilen, dass eines der gesuchten Moleküle an sie bindet. In der Studie konnten die Wissenschaftler so die Konzentration von Tumormarkern für Brust- und Prostatakrebs bestimmen. Im Prinzip sei das System jedoch auf jeden anderen Biomarker umrüstbar.
Die Blutanalyse mittels solcher Sensorchips ist nach Aussage der Forscher zum einen deutlich schneller und zum anderen auch erheblich empfindlicher als derzeit gängige Untersuchungsmethoden. Reed und Kollegen konnten jetzt Konzentrationen im Bereich von wenigen Pikogramm bestimmen. Da die Biomarker in ihrem System immer zweimal gebunden werden müssten, um erkannt zu werden, sei das Zwei-Kammern-Prinzip sogar noch akkurater als die Konkurrenz. Die Analyse einer einzelnen Blutprobe dauere rund 20 Minuten. Sollte sich die Technik zur Marktreife bringen lassen, dürften Sensorchips wie der jetzt präsentierte vergleichsweise günstig herzustellen sein. (jd)
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