Das Mini-Labor in der Kitteltasche

11. Mai 2011
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Forschern ist es gelungen ein unabhängiges Miniatur-Labor zu entwickeln, welches Blut vollkommen autark analysiert. Der Chip könnte die Blutanalyse zukünftig zum Kinderspiel machen und somit die Blutuntersuchung revolutionieren.

Das System namens SIMBAS (selbststeuerndes integriertes Mikrofluid-Blut-Analyse-System) wurde von Amerikanischen Forschern der University of California in Berkeley entwickelt und funktioniert ohne Pumpen, Schläuche und elektrische Energie. Es analysiert Blut innerhalb weniger Minuten.

Der Aufbau des Chips gliedert sich in zwei Bereiche: Zuerst wird der zu analysierende Blutstropfen (ca. 5 Mikroliter Vollblut) in Blutplasma und Blutzellen getrennt. Hierbei macht man sich die Schwerkraft zunutze, die die Blutzellen als Sediment nach unten rieseln lässt. In einem zweiten Bereich wird das separierte Blutplasma auf bestimmte Biomarker analysiert. Dabei durchläuft es einen mit spezifischen Antikörpern beschichteten Kanal, der die verschiedenen Biomarker bindet. Das Ergebnis der Blutanalyse lässt sich dann photometrisch auslesen.

Die Energie, die für den Blutfluss in den hauchdünnen Kanälen des Chips notwendig ist, wird durch die chemischen Eigenschaften des Kunststoffes Polydimethylsiloxan (PDMS) erzeugt. Unter normalen Druckverhältnissen bindet PDMS Luftmoleküle an seiner Oberfläche. Durch die Erzeugung von Vakuum gibt es die Luftmoleküle ab. Dies macht man sich zunutze und bewahrt den Chip im Vakuum auf. Wird der Chip nun wieder dem normalen Luftdruck ausgesetzt, wird eine kleine Druckdifferenz erzeugt, die einen kurz zuvor aufgetragenen Blutstropfen in den Kanal zieht, die Plasmaseparation initiiert und das Blutplasma zu den Detektionsantikörpern leitet. In ersten Tests konnten die Forscher zeigen, dass mit dieser Methode nahezu alle Zellen erfolgreich aus dem Blut gefiltert werden konnten und dass die Messung von Vitamin B7 im Blutplasma in sehr geringen Konzentrationen innerhalb von 10 Minuten möglich ist.

Der Chip könnte eine wichtige Entwicklung auf dem Weg zu einer verbesserten weltweiten Gesundheitsdiagnostik sein, insbesondere in ärmeren Ländern. Er ist klein, sehr kostengünstig herzustellen und benötigt kein zusätzliches Equipment. Zudem lassen sich durch die schnelle Analyse Krankheiten wie HIV oder Krebs innerhalb von Minuten ohne viel Aufwand diagnostizieren. Jedoch sind noch weitere Studien notwendig, um die Funktionsweise des Chips weiter zu optimieren. Daher ist auch noch nicht bekannt, wann der Chip auf dem Markt verfügbar sein wird.

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