Lab-on-a-Chip Probenvorbereitung und PCR-Schnelltest als Lab-on-a-Chip

Das Institut für Bioengineering und Nanotechnologie in Singapur hat einen gendiagnostischen Schnelltest entwickelt, der Probenvorbereitung und Polymerase-Kettenreaktion auf einem Chip zu einer Einheit verbindet. Das Lab-on-a-Chip-System soll eine vorgeschaltete separate und nicht miniaturisierte Präanalytik überflüssig machen.

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Mithilfe des neuen Lab-on-a-Chip-Systems, das die Arbeitsgruppe um Jürgen Pipper in Singapur entwickelt hat, soll eine PCR inklusive Probenvorbereitung innerhalb von Minuten durchführbar sein. Im Gegensatz zu bisherigen chipbasierten Methoden kann die Probe, z.B. ein Tropfen Blut, direkt auf den PCR-Chip gegeben werden. Dort vermischt er sich zunächst mit einem Tröpfchen, das magnetische Partikel enthält, die wiederum Antikörper auf ihrer Oberfläche tragen und die entsprechenden Zellen aus der Blutprobe binden können.

Messprinzip

Unterhalb des Chips befindet sich ein Magnet, der die beladenen Magnetpartikel aus dem Blutstropfen herauszieht und zu den nächsten Stationen führt. Das magnetische Tröpfchen wird mit einem Wasch-Tröpfchen vereinigt und wieder durch eine Bewegung des Magneten herausgezogen. Ein weiteres Tröpfchen liefert die für den Zellaufschluss notwendigen Enzyme und Reagenzien.

Nach Vereinigung mit dem Reagenzien-Tröpfchen wird im Rahmen der PCR das magnetische Tröpfchen wie bei einem Uhrwerk im Kreis immer wieder über vier verschiedene Temperaturzonen geführt, an denen die für die PCR notwendigen unterschiedlichen Temperaturen eingestellt sind. Ein einzelner Zyklus dauert gemäß einer Pressemitteilung acht Sekunden. Ein Fluoreszenz-Detektor oberhalb einer der Zonen verfolgt die PCR-Zyklen online und zeigt an, ob und in welcher Menge die gesuchte Gensequenz vorhanden ist.

Mit ihrem neuen PCR-Chip soll es den Forschern gelungen sein, innerhalb von 17 Minuten 30 Zellen aus 25 Mikroliter Blut zu isolieren, hundertfach aufzukonzentrieren, zu reinigen, aufzuschließen und in einer Echtzeit-PCR ein Gen gezielt nachzuweisen. Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift Angewandte Chemie veröffentlicht.

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