Mikroinjektionschip – Injektionen an biologischen Zellen

Das Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik (IBMT) entwickelte einen neuartigen Mikroinjektionschip für eine einfache und kostengünstige Injektion in biologische Zellen.

Die Mikroinjektion in biologische Zellen stellt eine vielseitige Methode dar, um Substanzen in lebende Zellen einzubringen. Kommerzielle Injektionssysteme bestehen aus Nadel, Pumpe und Verbindungsschlauch. Dieses makroskopische System ist jedoch nicht optimal für Injektionen in mikroskopisch kleine Zellen. Daher ist es sehr schwierig, Flüssigkeitsmengen von typischerweise 0,1…0,3 pl reproduzierbar zu dosieren, was oftmals dazu führt, dass Zellen platzen. Außerdem ist zum Bedienen des aus vielen Einzelkomponenten bestehenden Systems ein sehr erfahrener Anwender nötig, der die Parameter wie Pumpendruck, Injektionsdauer und Verfahrgeschwindigkeit exakt einstellen kann.

Ein neuartiger Mikroinjektionschip zur Durchführung von Injektionen an biologischen Zellen wurde am Fraunhofer IBMT entwickelt. Auf dem Chip (2,2 x 2,2 x 1 mm3) befinden sich monolithisch integriert eine Mikronadel sowie eine damit verbundene thermopneumatische Pumpe und ein Sensor. Die Nadel sowie der Bereich um die Nadel bestehen aus Siliziumdioxid bzw. Glas und sind optisch transparent. Das Befüllen des Chips erfolgt durch einfaches Eintauchen in die zu injizierende Flüssigkeit.

Im Gegensatz zu kommerziell erhältlichen Zellinjektionswerkzeugen sind die Größe der Pumpe sowie der Verbindungsleitung zwischen Pumpe und Mikronadel an die zu injizierenden Flüssigkeitsvolumina angepasst. Mit einer einzigen Chipfüllung können bis zu mehrere Hundert Injektionen durchgeführt werden. Dabei ist das Injektionsvolumen exakt einstell- und regelbar.

Der Injektionschip ist sehr einfach mit einem Mikroroboter zu kombinieren. Die Durchführung von Zellinjektionen erfordert ein geringeres Maß an Fingerfertigkeit als dies bei bisherigen kommerziellen Systemen der Fall ist. Da die Chips im Batch-Prozess herstellbar sind, ist der Preis pro Chip äußerst gering und liegt im Bereich weniger Euro.

Besuchen Sie uns vom 18.-20. Oktober 2005 auf der BIOTECHNICA 2005 (Hannover) in Halle 3 Stand E 16.

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Dr. Thomas Velten
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