Kombination aus Biologie und Elektronik für die Hybridtechnologie
Das Ziel des Projekts "Label free biomolecular detectors: at the convergence of bioengineered receptors and microelectronics" (Receptronics, Labelfreie biomolekulare Detektoren: Annäherung von per Bio-Engineering hergestellten Rezeptoren und Mikroelektronikystemen) war die Entwicklung günstiger, labelfreier biomolekularer Detektoren/Markierungen durch die Kombination von Mikroelektroniksystemen und Bionanotechnologie. Diese Herangehensweise basierte auf der Verwendung von Biotechnologie zur Erhöhung der Leistungsfähigkeit neu entwickelter miniaturisierter Systeme mit niedrigem Verbrauch und niedrigen Kosten bei hoher Empfindlichkeit und Selektivität. Um die Projektziele zu erreichen und die Herausforderung eines Einsatzes über mehrere Anwendungen hinweg zu bewältigen, lag der Schwerpunkt der Studie auf der Konstruktion, Herstellung, Erprobung und Bestätigung einer von lebenden Organismen inspirierten Hybridtechnologie. Dafür wurden biologische, selbstorganisierende Strukturen zur Signalerfassung, Verstärkung und Konditionierung mit elektronischen Schaltungen verknüpft. Dies ist für die Fortschritte in der Datenverarbeitung und bei den Speicherarchitekturen sowie für die Entwicklung einer Plattform für Anwendungen im Gesundheitsbereich von Bedeutung. Das Ziel der Receptronics-Partner war es, mehrere Technologien zu vereinen, um so eine neue Herangehensweise zum Erkennen einzelner Moleküle umzusetzen. Durch die Einbettung biotechnologisch entwickelter Ionenkanäle oder Rezeptoren in die Lipid-Doppelschicht kann eine Membran nutzbar gemacht und dadurch hochspezfische Interaktionen mit Zielmolekülen ermöglicht werden. Jeder Nano-Punkt ist mit einer elektronischen Schnittstelle verbunden, sodass die vom transmembranen Ionenfluss produzierten Signale erkannt, verstärkt und konditioniert werden können.Im Laufe des Projekts haben die Forscher ein kompaktes elektronisches System entworfen und getestet, das einzelne Moleküle aufspüren kann. Dieses System in Kreditkartengröße stellte den ersten Schritt zu effizienter und integrierter Elektronik zur Verknüpfung von Bionanosystemen dar. Das Projektteam konnte ein einzelnes Molekül in elektronisch adressierbaren Mikro- und Nanobereichen nachweisen. Ein weiterer Erfolg des Receptronic-Projekts bestand in der Optimierung von Prozeduren zur Herstellung biotechnologischer Rezeptoren, um die Entwicklungszeit der Zielmoleküle zu reduzieren. Die mit diesen Verfahrensweisen zusammenhängenden Methoden wurden in einer internationalen Zeitschrift veröffentlicht. Die Aktivitäten führten außerdem zur Entwicklung eines Siliziumchips. Die damit durchgeführten Untersuchungen zeigten, dass dessen Leistungen mit derer unhandlicher Instrumente auf dem neusten Stand der Technik vergleichbar sind.
