Mikrochip zur Aufbereitung und Manipulation biologischer Moleküle/Proben Genf, den 30. November 2006 –

STMicroelectronics, weltweit einer der führenden Lieferanten von Mikrofluidik-Bauelementen, gibt das Design eines kompletten Prototyp-Bausteins bekannt, der spezifische biologische Moleküle sammeln und manipulieren kann. Er wendet die Dielektrophorese an. Im Verbund mit der erprobten Laboratory-on-Chip-Technologie (,Lab-on-Chip“) des Unternehmens ebnet das Forschungsprojekt der Firma den Weg für die Entwicklung kostengünstiger Einmal-Chips, mit denen eine automatische und schnelle Aufbereitung, Analyse und Auswertung biologischer Proben für medizinische und forensische Zwecke möglich ist.

Biotechnologische Plattformen nach dem aktuellen Stand der Technik – dazu gehören beispielsweise die In-CheckT ,Lab-on-Chip“-Bausteine von ST – erleichtern die Diagnose bestimmter Krankheiten oder auch die Überwachung von Nahrungsmitteln oder Wasser auf Bakterienbefall, indem sie die rasche Feststellung von bestimmtem genetischem Material in flüssigen biologischen Proben ermöglichen. Die Aufbereitung dieser Proben ist jedoch nach wie vor ein relativ zeitaufwändiger, in Laboratorien durchzuführender Vorgang, der große Probenmengen erfordert und nach geschultem Personal verlangt. Die Durchführung mit kleineren Probenmengen ist dagegen schwierig und teuer umzusetzen.

Ziel des Forschungsprogramms von ST ist deshalb die Erkundung neuer Methoden für eine automatisierte Probenaufbereitung, um die jeweils interessierenden biologischen Moleküle rasch aus dem Rohmaterial (Speichel, Blut oder Gewebe) extrahieren und als Ausgangsmaterial für die Lab-on-Chip-Diagnose verwenden zu können. Die von den ST-Forschern verwendete Methode wird als Dielektrophorese bezeichnet. Ein elektrisches Feld wird dabei benutzt um biologische Teilchen in einer leitfähigen Flüssigkeit zu separieren. Durch sorgfältige Einstellung der physikalischen und elektrischen Faktoren ist es möglich die Bewegung der gewünschten Teilchen präzise zu kontrollieren.

Das ST-Projekt hatte das Ziel, die praktische Anwendbarkeit dieser Technik zu demonstrieren. Eine Einsatzmöglichkeit ist die Isolation von Zellen, die nur in geringer Konzentration vorkommen, die Anreicherung von Zellen in einer Lösung sowie die Extraktion von DNA-Material aus dem Zellkern. Die Probenaufbereitung soll dadurch auch direkt vor Ort durch Personal vorgenommen werden kann, das nur eine minimale Einweisung in die Bedienung der Geräte erhalten hat. Besonders wichtig außerdem: Die Forscher konnten erfolgreich nachweisen, dass es durch präzise Kontrolle der Spannungen an den verschiedenen Elektroden möglich ist, die Zellen in einer bestimmten Region zu konzentrieren und in beliebiger Richtung in andere Regionen zu verlagern.

Das Forschungsprojekt von ST stützt sich auf ein früheres gemeinsames Forschungsvorhaben von ST und der Evotec Technologies GmbH. Einzelheiten zu dem Forschungsprojekt wurden in einem Fachvortrag von Marco Bianchessi, Sarah Burgarella und Anna Zocco von der Advanced Systems Technology (AST) Organisation von ST auf dem NANOMEC06-Symposium über Werkstoffkunde und Werkstoffmechanik anlässlich der Nanoscale am Politecnico di Bari (Italien) mitgeteilt.