Nanotechnologie für (bio)chemische Analyse
Das BIOFINGER Projekt entwickelte eine flexible, kostengünstige und benutzerfreundliche Technologie für Gesundheit, Umwelt und andere Anwendungen die auf der Messung molekularer Wechselwirkungen basiert. Genauer gesagt, es wurden integrierte Mikro- und Nanobiegebalken-Sensoren erfolgreich für den Nachweis von Tumormarkern und Viren in der klinischen und vorklinischen Diagnose getestet. Das Grundkonzept der Nanobiegebalken-Sensoren ist der Piezoeffekt, bei dem eine angelegte mechanische Spannung den elektrischen Widerstand eines Materials verändert. Die U-förmigen Biegebalken mit einer Dicke im Submikronbereich können einen elektrischen Spannungsausgang, der proportional zu der unterschiedlichen Durchbiegung zwischen den Biegebalken ist, liefern. Die aus polykristallinem Silizium hergestellten Nanobiegebalken bilden Arrays von zwei und vier Biegebalken in einem einzigen Chip. Die Struktur des Biegebalkens mit einer stumpfen Spitze erlaubt die Messung zwischenmolekularer Kräfte, wenn ein funktionalisierter Biegebalken an eine davon verschiedene funktionalisierte Oberfläche bindet. Außerdem sind entsprechend modifizierte piezoresistive Biegebalken-Chips mit einer scharfen Spitze kompatibel mit Geräten für die Atomkraftmikroskopie (AKM) und können für Messungen der Bindungsstärken verwendet werden. Die Geräte mit stumpfer Biegebalkenspitze können bei der in-vitro Diagnostik angewendet werden, die auf dem Nachweis von Proteinen bei niedrigen Konzentrationen basiert, und stellen ein sehr herausragendes Anwendungsszenario bei der ärztlichen Versorgung von Menschen dar. Andere mögliche Anwendungen schließen die Entwicklung hoch empfindlicher Instrumente für patientennahe Diagnostik mit ein. Man erwartet, dass die modifizierten Biegebalken nützliche Anwendungen in der AKM finden werden. Hierin ist auch die Entwicklung aller elektrischer AKM-Geräte mit eingeschlossen.
