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 Smart Living: VDE-Institut entwickelt Cloud-basierte interoperable Testplattform
15.02.2017 | VDE Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.V.

nachricht Saarbrücker Informatiker machen „Augmented Reality“ fotorealistisch
15.02.2017 | Universität des Saarlandes

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: „Vernetzte Autonome Systeme“ von acatech und DFKI auf der CeBIT

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kooperation mit der Deutschen Messe AG vernetzte Autonome Systeme. In Halle 12 am Stand B 63 erwarten die Besucherinnen und Besucher unter anderem Roboter, die Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeiten oder die selbstständig gefährliche Umgebungen erkunden.

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für...

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Aufbruch: Forschungsmethoden in einer personalisierten Medizin

24.02.2017 | Veranstaltungen

Österreich erzeugt erstmals Erdgas aus Sonnen- und Windenergie

24.02.2017 | Veranstaltungen

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fraunhofer HHI auf dem Mobile World Congress mit VR- und 5G-Technologien

24.02.2017 | Messenachrichten

MWC 2017: 5G-Hauptstadt Berlin

24.02.2017 | Messenachrichten

Auf der molekularen Streckbank

24.02.2017 | Biowissenschaften Chemie