Biosensor-2 On-Chip kalibrierender Biosensor für kleine Analyten im Bereich POCT und Umweltanalytik

Ziele

In der klinischen Überwachung, der Ambulanz, bei Notfällen und bei der Selbstkontrolle spielen in den letzten Jahren einfache, auf Papierstreifen basierende Verfahren eine zunehmende Rolle. Auch in Deutschland kommen Schnelltests analog zu den Glukoseteststreifen auf den Markt, um kritische Krankheitszustände frühzeitig zu erkennen oder für die Nachkontrolle schnelle und kostengünstige Monitoring-Lösungen zu finden („Anywhere Care“). Aktuell werden solche Teststreifen vorrangig in den USA und in China in großer Stückzahl (ca. 3 Mrd. pro Jahr) hergestellt – auf Deutschland entfallen nur ca. 5 – 10 % der weltweiten Produktion. In den USA ist auch die Nutzung von Teststreifen in der Bevölkerung bereits wesentlich verbreiteter, während Analytik in Deutschland noch überwiegend in Zentrallabors durchgeführt wird. Das steigende Alter der Bevölkerung, der Wunsch nach eigenverantwortlicher Kontrolle, Kosteneinsparungen im Gesundheitswesen, Vermeidung von Arzt- und Klinikbesuchen und nicht zuletzt Aspekte von E-Health lassen jedoch erwarten, dass der Markt für Lateral-Flow-Produkte (LFA) anwachsen wird – und dies gilt vor allem in Deutschland.

Als wirtschaftlich besonders interessant wird eine Plattform eingeschätzt, die basierend auf LFA über bisherige verfügbare Streifen hinaus quantifizierend auch den Nachweis kleiner Analyten gestattet. Dies wäre beispielsweise im Therapeutischen Drug-Monitoring (TDM) von größter Bedeutung, da dort in einem kleinen therapeutischen Fenster eine kontinuierliche Kontrolle des Blut Titers eine drastische Verbesserung der Therapie verspricht. Beginnende Nachfrage besteht z.B. beim Einsatz von Psychopharmaka. Für dieses Projekt wurde Amitriptylin exemplarisch ausgewählt, da zu dessen Nachweis Erfahrung mit Biosensoren vorliegt. Es soll zusätzlich getestet werden, ob die Plattform für Schnelltests zur Sicherung der Wasserqualität und im Freizeitbereich nutzbar ist. Das ergibt einen wachsenden Benutzerkreis und einen wachsenden Dienstleistungssektor bis hin zu Zielen analog derer des Citizens Science.

Es gibt zwar verschiedenste Ansätze, Quantifizierungen und Multianalytmessungen durchzuführen und auch in einzelnen Fällen kleine Moleküle nachzuweisen, allerdings nicht in Kombination und nicht mit gesicherter Kalibrierung. Mit der on-chip Kalibrierung sollen auch Probleme der LFA-altersunabhängigen Quantifizierung und von batch-to-batch Variationen zur Erweiterung bestehender Geschäftsfelder der KMUs gelöst werden. Daher wurde ein innovativer Ansatz gewählt, der on-chip Kalibrierung, Quantifizierung und den Nachweis auch sehr kleiner Biomoleküle gestattet. Dies wird erreicht durch (i) neue Strukturierung der Teststreifen mit mehreren Kanälen (für Quantifizierung und erhöhte Reproduzierbarkeit), (ii) neu implementierte Assays (Bindungshemmtest statt Sandwich), (iii) mit steuerbaren Fließgeschwindigkeiten (Vorinkubation durch z.B. geeignete Verzögerungsstrukturen oder lichtinduzierte Schaltprozesse von Photoresisten) und (iv) eine Detektion über die Kamera von Smartphones (Erfassung und Auswertung ohne apparativen Aufwand). Dies ermöglicht neben dem Auslesen mit sofortiger Auswertung auch das kontinuierliche Übermitteln von Daten an Hausarzt, Klinik oder für eine persönliche Verlaufskontrolle.

Personen

Projektleitung Intern

Projektleitung Extern

Dr. Albert Sill
Partner
TU Braunschweig, IMT - Institut für Mikrotechnik
www.imt.tu-bs.de
Eberhard-Karls Universität Tübingen, Institut für Physikalische und Theoretische Chemie
www.barolo.ipc.uni-tuebingen.de

Laufzeit

Start: 01.02.2020
Ende: 30.04.2022

Fördermittelgeber