Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mikrochip ersetzt Chemielabor

05.08.2009
1.000 Parallelreaktionen sollen Laborforschung überflüssig machen

Ein computergesteuerter Mikrochip wird der medizinisch-chemischen Forschung eine Revolution bereiten, indem er Kolben, Heizelemente oder Reagenzgläser unnötig macht.

Das berichten Chemiker, Biologen und Ingenieure der University of California in Los Angeles in der Zeitschrift "Lab on a Chip". Sie entwickelten einen Mikrochip in Briefmarkengröße, der mehrere tausend chemische Reaktionen parallel zulässt. Laut den Wissenschaftlern können durch diese Entwicklung viele biologische und medizinische Forschungsaufgaben effizienter und schneller durchgeführt werden. Das erste Einsatzgebiet soll die beschleunigte Erforschung von Krankheiten sein, will man durch die Vorrichtung mögliche medizinische Wirkstoffe etwa für Krebskrankheiten identifizieren.

Gab es schon bisher ähnliche Mikrochips mit geringer Kapazität, so verfügt die neue US-Entwicklung über eine ganze Sammlung winziger Mengen von Chemikalienproben, die nach Bedarf in tausenden Zyklen komplexer Prozesse miteinander reagieren können.

Statt hintereinander können 1.024 Prozesse gleichzeitig erfolgen, was wesentlich schnellere Ergebnisse bringt als bisher. Bei einem Test gelang dem Chip die Identifizierung eines Hemmers eines Enzyms namens Alpha-Carboanhydrasen binnen weniger Stunden. Eine Form scheint damit gefunden, um durch mehrfache gleichzeitige Reaktionen möglichst schnell zu zeigen, welches Arzneistoffmolekül am besten auf ein Zielproteinenzym wirkt. Gesteuert wird der Chip durch einen angeschlossenen Computer, den Nachweis der Reaktionen lieferte im Experiment ein Massenspektrometer.

Grundlage der Entwicklung ist einerseits die sogenannte Mikrofluidik, bei der unsichtbar kleine Mengen an Flüssigkeiten und Gasen auf kleinstem Raum bewegt, gemischt, getrennt oder anderweitig behandelt werden. In den chemischen Reaktionen greift man andererseits auf die Technik der "Click-Chemie" zurück, die Zielmoleküle aus kleineren Einheiten synthetisiert und dies auf schnellere und zielgerichtetere Weise vollbringt als dies in der Natur geschieht. Eingesetzt wird dieser Prozess oft in der Identifizierung von Molekülen, die möglicherweise in Medikamenten eingesetzt werden können und an Proteinenzyme gebunden sind, um so eine Wirkung in einer Zelle entweder zu aktivieren oder zu verhindern.

"Teure Enzymmoleküle, die man früher für eine kleine Click-Reaktion in einem Labor brauchte, können nun in hunderte Duplikate aufgeteilt werden, um eine Vielzahl paralleler Reaktionen zu ermöglichen", erklärt Forschungsleiter Hsian-Rong Tseng. Die Tatsache, dass weniger Reagenten verbraucht werden und die Suche nach Kandidaten für Medikamentenwirkstoffe beschleunigt wird, käme der Revolution der Laborarbeit gleich. Kym F. Faull, ebenfalls an der Forschung beteiligter Direktor des UCLA-Massenspektrometerlabors, sieht in der Entwicklung die Chance finanzieller Einsparungen. "Das System erlaubt den Forschen nicht nur das schnellere Testen von Inhaltsstoffen, sondern verbraucht auch nur kleinste Mengen an Material. Das reduziert erheblich Wartezeit im Labor und Kosten."

Als "hochrelevant" bezeichnet Thomas Henkel, Leiter der Abteilung Mikrofluidik am Institut für Photonische Technologien Jena http://www.ipht-jena.de , im pressetext-Interview die Forschung der US-Kollegen. "Komplexe Laborabläufe werden damit derart miniaturisiert und parallelisiert, dass sie für den Anwender verfügbar werden." Bedeutend sei die Technik vor allem für Forschungs- und Industrieanwendungen. Die Entwicklung von Mikrofluidik und Lab on a Chip sei in den letzten 15 Jahren erfolgt, wobei es vor drei Jahren zu einem Paradigmenwechsel gekommen sei. "Besonders Anwender aus Biowissenschaften und Biomedizin drängen nun auf den Einsatz in der Forschung. Proben müssen immer kleiner werden und die Untersuchung von Therapieentwicklungen wird zunehmend auf die Einzelebene verlagert, was entsprechend kleine Analysegeräte erfordert. Es führt kein Weg an der Mikrofluidik vorbei", so der Jenaer Forscher.

Download des am 21. August erscheinenden Originalartikels bereits vorab unter http://www.rsc.org/Publishing/Journals/LC/article.asp?doi=b907430a

Johannes Pernsteiner | pressetext.deutschland
Weitere Informationen:
http://www.crump.ucla.edu

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Brain-Computer-Interface: Wenn der Computer uns intuitiv versteht
18.01.2017 | Technische Universität Berlin

nachricht »Lernlabor Cybersicherheit« startet in Weiden i. d. Oberpfalz
12.01.2017 | Fraunhofer-Gesellschaft

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Innovatives Hochleistungsmaterial: Biofasern aus Florfliegenseide

Neuartige Biofasern aus einem Seidenprotein der Florfliege werden am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP gemeinsam mit der Firma AMSilk GmbH entwickelt. Die Forscher arbeiten daran, das Protein in großen Mengen biotechnologisch herzustellen. Als hochgradig biegesteife Faser soll das Material künftig zum Beispiel in Leichtbaukunststoffen für die Verkehrstechnik eingesetzt werden. Im Bereich Medizintechnik sind beispielsweise biokompatible Seidenbeschichtungen von Implantaten denkbar. Ein erstes Materialmuster präsentiert das Fraunhofer IAP auf der Internationalen Grünen Woche in Berlin vom 20.1. bis 29.1.2017 in Halle 4.2 am Stand 212.

Zum Schutz des Nachwuchses vor bodennahen Fressfeinden lagern Florfliegen ihre Eier auf der Unterseite von Blättern ab – auf der Spitze von stabilen seidenen...

Im Focus: Verkehrsstau im Nichts

Konstanzer Physiker verbuchen neue Erfolge bei der Vermessung des Quanten-Vakuums

An der Universität Konstanz ist ein weiterer bedeutender Schritt hin zu einem völlig neuen experimentellen Zugang zur Quantenphysik gelungen. Das Team um Prof....

Im Focus: Traffic jam in empty space

New success for Konstanz physicists in studying the quantum vacuum

An important step towards a completely new experimental access to quantum physics has been made at University of Konstanz. The team of scientists headed by...

Im Focus: Textiler Hochwasserschutz erhöht Sicherheit

Wissenschaftler der TU Chemnitz präsentieren im Februar und März 2017 ein neues temporäres System zum Schutz gegen Hochwasser auf Baumessen in Chemnitz und Dresden

Auch die jüngsten Hochwasserereignisse zeigen, dass vielerorts das natürliche Rückhaltepotential von Uferbereichen schnell erschöpft ist und angrenzende...

Im Focus: Wie Darmbakterien krank machen

HZI-Forscher entschlüsseln Infektionsmechanismen von Yersinien und Immunantworten des Wirts

Yersinien verursachen schwere Darminfektionen. Um ihre Infektionsmechanismen besser zu verstehen, werden Studien mit dem Modellorganismus Yersinia...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Mittelstand 4.0 – Mehrwerte durch Digitalisierung: Hintergründe, Beispiele, Lösungen

20.01.2017 | Veranstaltungen

Nachhaltige Wassernutzung in der Landwirtschaft Osteuropas und Zentralasiens

19.01.2017 | Veranstaltungen

Künftige Rohstoffexperten aus aller Welt in Freiberg zur Winterschule

18.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

21.500 Euro für eine grüne Zukunft – Unserer Umwelt zuliebe

20.01.2017 | Unternehmensmeldung

innovations-report im Interview mit Rolf-Dieter Lafrenz, Gründer und Geschäftsführer der Hamburger Start ups Cargonexx

20.01.2017 | Unternehmensmeldung

Niederlande: Intelligente Lösungen für Bahn und Stahlindustrie werden gefördert

20.01.2017 | Förderungen Preise