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 Schutz vor Angriffen dank flexibler Programmierung
22.03.2017 | FZI Forschungszentrum Informatik am Karlsruher Institut für Technologie

nachricht Störungsfreie Kommunikation für die Fabriken von morgen
22.03.2017 | Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Im Focus: Auf der Spur des linearen Ubiquitins

Eine neue Methode ermöglicht es, den Geheimcode linearer Ubiquitin-Ketten zu entschlüsseln. Forscher der Goethe-Universität berichten darüber in der aktuellen Ausgabe von "nature methods", zusammen mit Partnern der Universität Tübingen, der Queen Mary University und des Francis Crick Institute in London.

Ubiquitin ist ein kleines Molekül, das im Körper an andere Proteine angehängt wird und so deren Funktion kontrollieren und verändern kann. Die Anheftung...

Im Focus: Tracing down linear ubiquitination

Researchers at the Goethe University Frankfurt, together with partners from the University of Tübingen in Germany and Queen Mary University as well as Francis Crick Institute from London (UK) have developed a novel technology to decipher the secret ubiquitin code.

Ubiquitin is a small protein that can be linked to other cellular proteins, thereby controlling and modulating their functions. The attachment occurs in many...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

Über Raum, Zeit und Materie

22.03.2017 | Veranstaltungen

Unter der Haut

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Die Evolutionsgeschichte der Wespen, Bienen und Ameisen erstmals entschlüsselt

23.03.2017 | Biowissenschaften Chemie

Neurone am Rande der Katastrophe: Wie das Gehirn durch kritische Zustände effizient arbeitet

23.03.2017 | Seminare Workshops

Müll in den Weltmeeren überall präsent: 1220 Arten betroffen

23.03.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz