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Quantification of coeliac disease toxic gluten in foodstuffs using a chip system with integrated extraction, fluidics and biosensoric detection step 2 of exploratory award exaw-1999-01542

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Tragbares Mikromodul für Glutenextraktion

Wissenschaftler entwickelten ein Mikromodul zur Extraktion von Gluten aus Nahrungsmittelproben zur Vorbereitung eines Assays. Gluten wirkt bei Zöliakiepatienten toxisch. Die neue Technologie könnte die Lebensqualität derjenigen, die unter dieser oft sehr hinderlichen Erkrankung leiden, deutlich verbessern.

Gesundheit

Verursacht wird die Autoimmunerkrankung Zöliakie (Glutenunverträglichkeit) durch die im Gluten enthaltenen Proteine Glutenin und Gliadin. Die Intoleranz manifestiert sich hauptsächlich in der Zerstörung von Darmepithelzellen, was die Aufnahme von Nährstoffen über die Darmschleimhaut beeinträchtigt und damit ein Hauptproblem im Zusammenhang mit dieser Krankheit darstellt. Dadurch können Vitamin- und Mineralstoffmangelerscheinungen, Müdigkeit, Gewichtsverlust und Gedeihstörungen bei Kindern auftreten. Eine strenge, glutenfreie Diät ist für die Betroffenen bislang die einzig mögliche Therapieform. Dies gab den Anstoß für das europäische Projekt CD-CHEF, das ein tragbares Mikrosystem zum Nachweis toxischer Glutenbestandteile entwickelte. Die Herleitung des Projektnamens (Chip with integrated extraction and fluidics) betont daher auch die Komponenten Extraktion und Fluidik, auf denen das Mikrosystem beruht. Projektpartner am Institut für Mikrotechnik Mainz GmbH in Deutschland entwickelten ein Mikromodul zur Extraktion von Gluten aus jeder Art von Nahrungsmitteln. Die Extraktionsmethode beruht auf drei einzelnen Modulen - einem Chip, einem Extraktionsmodul und einer Zentrifuge. Der Chip enthält einen Pufferspeicher für den Extrakt sowie eine Schnittstelle für das Antriebssystem. Der Betrieb erfolgt über eine Spritzenpumpe auf Peristaltikprinzip und ein Ventil, das die drei Module mit ausreichendem Druck versorgt. Das Extraktionsmodul besteht im Wesentlichen aus einem Silikonschlauch für die Probe und dem über das Ventil vorgefüllten Puffer. Probe und Puffer werden kräftig gemischt. Unter dem Schlauch befindet sich eine Heizvorrichtung zur Herstellung der für die Nahrungsmittelextraktion erforderlichen Betriebstemperatur von 90°C. Das Mikromodul enthält verschiedene Einwegkomponenten, die Cross-Kontaminationen der Proben vermeiden sollen. Dazu gehören der Polymerblock mit dem Ventil, der Silikonschlauch und die entsprechenden Verbindungsdrähte für den Chip. Um die Kosten zu minimieren, sind alle übrigen Bestandteile wiederverwendbar, da sie nicht mit dem Untersuchungsmaterial in Berührung kommen. Das Prototypmodell ist mit Biosensoren kompatibel, ohne Einschränkung der tragbaren Eigenschaften. Sowohl Verbraucher als auch Biotechnologieunternehmen haben bereits großes Interesse an dem Produkt bekundet.

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