Miniaturelektroden für biomedizinische Verwendung
Die Miniaturisierung bioanalytischer Plattformen kann Hochdurchsatzverfahren und Reaktionskinetik kleinster Probenmengen erheblich verbessern, was Analysen auf Einzelmolekül- oder Einzelzellebene in greifbare Nähe rückt. Ein fruchtbares Gemeinschaftsprojekt chinesischer und europäischer Forschungseinrichtungen förderte umfassende Entwicklungen bei MEMS (mikroelektromechanischen Systemen) und Mikrofluidikgeräten für biomedizinische Anwendungen. Unterstützt werden diese Bemühungen vom EU-finanzierten Projekt "Microsystems and bioanalysis platforms for health care MICROCARE" (MICRO). Forschungsschwerpunkt war die Vielseitigkeit mikro- und nanostrukturierter Siliziumtechnologien, -systeme und -geräte bei biochemischen Analysen und Mikrodosiersystemen. Das Team kombinierte Nanostrukturierungstechniken und neue Polymermaterialien, etwa transparente leitfähige Polymere oder piezoelektrische Systeme. Insbesondere entwickelten die Wissenschaftler Techniken zur Oberflächenstrukturierung und chemischen Organisation für die Erzeugung von Mikro- und Nanostrukturen. Mithilfe dieser Nanostrukturen wurde untersucht, wie sich die Oberflächenstrukturierung auf zelluläres Verhalten (Differenzierung, Wachstum und Ausrichtung) auswirkt. Entwickelt und getestet wurden auch mikrofluidische Kanäle, auf die mit dem Verfahren der Nanoprägelithografie Mikro- und Nanostrukturen aufgeprägt wurden. Zu den zahlreichen Komponenten, die in dem vierjährigen Projekt entwickelt wurden, zählen neue Scaffolds für das Tissue Engineering und neue Mikrofluidikvorrichtungen zur Diagnose von Tumorzellen sowie für Analysen in der synthetischen Biologie und Systembiologie. Chemische und biologische Sensoren für Sauerstoff, Glucose und Lactat bieten sich nicht nur in der Diagnostik an, sondern könnten auch neue Erkenntnisse zu chemischen Signalen in Zellen liefern. So könnte in Zukunft die Kontrolle von zellulären Signalprozessen und Zellregulierung über solche Plattformen stattfinden. Hierzu wurden auch einige Systeme für die 3D-Bildgebung und Spektroskopie integriert. Die Bandbreite der im Rahmen von MICROCARE entwickelten miniaturisierten Sensorsysteme und neuartigen Techniken könnte neben dem medizinischen Bereich auch anderen Forschungsfeldern zugute kommen. Fortschritte bei mobilen, zuverlässigen, kostengünstigen und hochdurchsatzfähigen Schnelltests werden die europäische Wettbewerbsposition weltweit stärken und damit auch die Lebensqualität europäischer Bürger verbessern.
Schlüsselbegriffe
Biomedizin, Nanostruktur, Mikrofluidik, Mikrosysteme, bioanalytische Plattformen, Gesundheitswesen