Zentrifugale Mikrofluidik automatisiert Laborprozesse

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Als kostengünstige Alternative zur Sequenzierung wurde deshalb am HSG-IMIT und in Zusammenarbeit mit dem Institut für Pathologie der Uniklinik Freiburg ein zentrifugal-mikrofluidischer Einweg-Chip entwickelt, der die schnelle Bestimmung der sieben relevantesten Punktmutationen mittels Allel-spezifischer realtime-PCR ermöglicht (s. Abb. 2). Hierzu sind durch den Anwender lediglich einmalig aufgereinigte DNA und Polymerase in eine zentrale Kammer auf dem Chip zuzugeben. Anschließend wird diese Mischung durch Zentrifugalkräfte in acht 10-µl-Teilvolumen unterteilt. Jedes Teilvolumen wird dann in eine fluidisch separierte Amplifikationskammer überführt, in der ein trocken vorgelagerter Satz mutationsspezifischer PCR-Primer und Sonden rehydriert wird. Über ein positives PCR-Signal in einer der Amplifikationskammern kann über den vorgelagerten Satz an Allel-spezifischen Primern und Sonden auf die Mutation zurück geschlossen werden. Dieser Vorgang des ortsaufgelösten Multiplexing wird auch „geometrisches PCR-Multiplexing“ genannt.

Die mikrofluidischen Einweg-Chips sind so entworfen, dass bis zu vier davon in einen speziell konstruierten Rotor eingelegt werden können. Dieser Rotor ersetzt den Standardrotor in einem kommerziell erhältlichen, leicht modifizierten PCR-Thermocycler (Rotor-Gene 2000, Corbett Research) und erlaubt so parallel vier Patientenproben zu analysieren.

Intelligente Mikrofluidik erweitert Funktionsspielraum

Zukünftig können die entwickelten Lab-Disk-Segmente auch in unmodifizierten PCR-Thermocyclern der Rotor-Gene-Serie (Rotor-Gene Q, Qiagen, Deutschland) als Mikrofluidische Apps prozessiert werden. Hierdurch entstehen keine zusätzlichen initialen Investmentkosten für teure Prozessierungsgeräte. Vielmehr ist durch intelligente Mikrofluidik eine Erweiterung des Funktionsspielraums eines bereits weit verbreiteten Standardgerätes möglich (s. Abb. 3).

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