Die mit Antikörpern besetzten Nanopartikel leuchten in zwei Spektralbereichen. Dadurch lässt sich die homogene Belegung der Sensorelektrode überprüfen. (Foto: Fraunhofer ISC/Ingo Peters)
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Neue Testmethode: Krebs früh erkennen
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Je früher der Arzt einen Tumor
erkennt, desto besser sind die Heilungschancen für den Patienten. Ein
neues Testsystem soll künftig helfen, die Krankheit bereits im
Anfangsstadium zu erkennen. Es spürt charakteristische Stoffe im Blut
auf, die mit einer bestimmten Tumorart einhergehen. Basis der
Technologie ist ein Mikrofluidikchip: Auf ihm befinden sich winzige
Kanäle, in denen eine Blutprobe des Patienten zirkuliert.
Der Chip spürt Markerproteine auf, die für eine Krebserkrankung
charakteristisch sind. Die gemessene Konzentration, in der sich solche
Tumormarker im Blut des Patienten befinden, soll Ärzten helfen,
Erkrankungen frühzeitig zu diagnostizieren. Ähnliche Testsysteme gibt
es bereits. Doch diese messen nicht allzu genau und benötigen eine
größere Anzahl an Molekülen im Blut, um Tumormarker nachzuweisen. Zudem
müssen die Tests im Labor durchgeführt werden, eine zeit- und
kostenintensive Prozedur.
Das Herzstück des neuen Sensors sind biofunktionalisierte Nanopartikel
– entwickelt von Forschern am Fraunhofer-Institut für Silicatforschung
ISC. „Wir haben die Nachweisgrenze gegenüber dem Stand der Technik um
einen Faktor hundert verbessert“, freut sich Dr. Jörn Probst,
Geschäftsfeldleiter am ISC. „Brauchte man zum Nachweisen von
Tumormarkern in einer bestimmten Blutmenge bisher hundert Moleküle, so
reicht uns eines. Auf diese Weise lassen sich Krankheiten viel früher
erkennen, als das mit bisherigen Methoden möglich ist.“
Doch wie registriert der im Chip integrierte Biosensor die wenigen im
Blut umherschwimmenden Biomoleküle, die für eine bestimmte Krankheit
charakteristisch sind? „Auf der Sensorelektrode haben wir
antikörperbesetzte Nanopartikel fixiert, die die gesuchten Proteine
gezielt herausfischen. Dazu pumpen wir das Blut immer wieder an der
Elektrodenoberfläche vorbei. Ähnlich wie bei einem Fluss ist die
Strömung in der Kanalmitte am größten, am Ufer ist das Wasser
langsamer. Daher haben wir eine Art Angel aus Nanopartikeln gebaut, die
die Antikörper in der Mitte des Blutstroms registriert, wo die meisten
Proteine pro Zeiteinheit vorbeischwimmen.“ Hat ein Antikörper das
passende Protein, einen Tumormarker, gefangen, verschiebt sich die
elektrische Ladungsverteilung. Dies erkennt die Elektrode.
Die Forschergruppen entwickeln jetzt einen Demonstrator, der vier
Biosensoren vereint, die auf einzelne Moleküle reagieren. Zudem
arbeiten die Experten daran, mehrere Tumormarker gleichzeitig
nachzuweisen. In einigen Jahren soll das System auf den Markt kommen.
WANC 03.02.10, Quelle: Fraunhofer-Gesellschaft
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