Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Fluoreszenzchips per Tintenstrahldrucker bestücken

26.10.2017

Befinden sich Krankheitserreger im Blut? Sind Toxine im Essen enthalten? Künftig sollen sich solche Fragen schnell und einfach zuhause über einen kleinen Fluoreszenz-Chip und das Smartphone beantworten lassen. Die nötigen Objekte – genauer gesagt Lampe und Detektor – könnten kostengünstig in großen Mengen über einen Tintenstrahldrucker ausgedruckt werden. Auf der Messe Compamed vom 13. bis 16. November in Düsseldorf stellen Fraunhofer-Forscher das Verfahren vor (Halle 8a, Stand P13).

Nach fast jedem Essen spielt sich das Gleiche ab: Das Kind hält sich den Bauch und klagt über Schmerzen. Die Eltern sind mit ihrem Latein am Ende, das Arsenal an Hausmitteln ist erschöpft. Ob das Kind vielleicht unter Zöliakie leidet, also Gluten nicht verträgt?


Labor im Taschenformat

© Fraunhofer IOF

Bisher lassen sich solche und ähnliche Fragen nur beim Facharzt klären. Künftig soll es bereits reichen, das Smartphone samt eines kleinen Wegwerf-Chips zu zücken, einen Tropfen Blut auf den Chip zu geben und das Ergebnis wenige Minuten darauf in einer App abzulesen – so die Vision der Fraunhofer-Forscher. Auch für andere Krankheiten soll es dann solche Chips geben, ebenso wie im Bereich der Lebensmittelsicherheit – also beispielsweise zum Nachweis spezieller Toxine.

Lampe und Photodetektor werden aufgedruckt

Entwickelt werden solche Chips von Forschern des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF in Jena gemeinsam mit Industriepartnern. Diese stellen die Chips her, auf denen sich kleine Kanäle befinden. Die Fraunhofer-Forscher bestücken die Chips mit den nötigen Optiken.

»Wir drucken eine Lampe sowie einen Photodetektor auf – und zwar über herkömmliche, nur leicht modifizierte Tintenstrahldrucker«, erläutert Falk Kemper, Wissenschaftler am IOF. Der Trick: Die Wissenschaftler nutzen Spezialtinte, die mit fluoreszierenden Polymeren oder Nanopartikeln versetzt ist.

Das Prinzip der Chips: Gibt die Mutter einen Tropfen Blut des Kindes hinauf, wird dieser durch winzige darauf befindliche Kanäle sowohl mit speziellen Ankermolekülen als auch mit Fluoreszenzfarbstoffen zusammengebracht. Bei einem Chip, der Zöliakie aufdecken soll, passen ausschließlich die Zöliakie-Krankheitsmarker an diese Anker – alle anderen Moleküle werden weitergeschwemmt.

Die Fluoreszenzfarbstoffe hängen sich wiederum ganz oben an den »Turm« aus Anker und Krankheitsmarker, sie passen ebenfalls nur an die speziellen Krankheitsmarker. Die gedruckte Lampe regt nun die Farbstoffe zum Leuchten an. Das heißt: »Sieht« der Photodetektor Fluoreszenzlicht, ist der Krankheitsmarker vorhanden – das Kind leidet an Zöliakie. Ist es hingegen nicht von der Zöliakie betroffen, haften die Fluoreszenzfarbstoffe nicht an und werden herausgespült: Der Chip bleibt dunkel.

Spezialtinte wird schichtweise aufgetragen

Vier verschiedene Spezialtinten ermöglichen den Druck der Lampen und Detektoren. »Sowohl die Lampe als auch der Detektor bestehen im Wesentlichen aus vier Schichten: Unten eine Elektrode, dazwischen eine aktive Polymerschicht, darauf wieder eine Elektrode und als viertes eine Filterschicht«, sagt Kemper. Wird eine elektrische Spannung an die Elektroden der Lampe angelegt – also quasi der »Stecker« eingesteckt – leuchtet das Polymer und sendet Licht aus.

Allerdings kann der Detektor nicht erkennen, ob das Licht von der Lampe oder vom Farbstoff stammt. Hier kommen die Filter ins Spiel. Der Filter, der auf der Lampe sitzt, lässt nur das blaue Licht passieren. Die Fluoreszenzfarbstoffe dagegen leuchten gelb – der Filter auf dem Detektor lässt daher nur das gelbe Licht hindurch. Für das blaue Anregungslicht der Lampe ist der Detektor also blind.

Kostengünstig, massentauglich und materialsparend

Bislang ist für solche Fluoreszenzuntersuchungen ein vergleichsweise großer und vor allem teurer Aufbau notwendig. »Mit dem Druck per Tintenstrahler entwickeln wir ein kostengünstiges Verfahren, um Fluoreszenzsensoren schnell und kostengünstig herzustellen. Zudem ist es materialsparend und ressourcenschonend, da wir das Material nur gezielt dort aufbringen, wo es auch gebraucht wird«, fasst Kemper zusammen. Ein weiterer Vorteil: Die Chips lassen sich sowohl als Stückzahl eins kostengünstig drucken als auch in Massen über das Rolle-zu-Rolle-Verfahren.

Auf der Messe Compamed vom 13. bis 16. November in Düsseldorf stellen die Forscher das Verfahren sowie erste Prototypen der Fluoreszenzsensoren vor (Fraunhofer-Gemeinschaftsstand Halle 8a, Stand P13).

Weitere Informationen:

https://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2017/oktober/fluoreszenz...

Dr. Kevin Füchsel | Fraunhofer-Gesellschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Messenachrichten:

nachricht Auswerte-Elektronik QUADRA-CHEK 2000 von HEIDENHAIN: Zuverlässig und einfach messen
20.04.2018 | DR. JOHANNES HEIDENHAIN GmbH

nachricht tisoware auf der Zukunft Personal Süd und Nord 2018
20.04.2018 | tisoware - Gesellschaft für Zeitwirtschaft mbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Messenachrichten >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Software mit Grips

Ein computergestütztes Netzwerk zeigt, wie die Ionenkanäle in der Membran von Nervenzellen so verschiedenartige Fähigkeiten wie Kurzzeitgedächtnis und Hirnwellen steuern können

Nervenzellen, die auch dann aktiv sind, wenn der auslösende Reiz verstummt ist, sind die Grundlage für ein Kurzzeitgedächtnis. Durch rhythmisch aktive...

Im Focus: Der komplette Zellatlas und Stammbaum eines unsterblichen Plattwurms

Von einer einzigen Stammzelle zur Vielzahl hochdifferenzierter Körperzellen: Den vollständigen Stammbaum eines ausgewachsenen Organismus haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Berlin und München in „Science“ publiziert. Entscheidend war der kombinierte Einsatz von RNA- und computerbasierten Technologien.

Wie werden aus einheitlichen Stammzellen komplexe Körperzellen mit sehr unterschiedlichen Funktionen? Die Differenzierung von Stammzellen in verschiedenste...

Im Focus: Spider silk key to new bone-fixing composite

University of Connecticut researchers have created a biodegradable composite made of silk fibers that can be used to repair broken load-bearing bones without the complications sometimes presented by other materials.

Repairing major load-bearing bones such as those in the leg can be a long and uncomfortable process.

Im Focus: Verbesserte Stabilität von Kunststoff-Leuchtdioden

Polymer-Leuchtdioden (PLEDs) sind attraktiv für den Einsatz in großflächigen Displays und Lichtpanelen, aber ihre begrenzte Stabilität verhindert die Kommerzialisierung. Wissenschaftler aus dem Max-Planck-Institut für Polymerforschung (MPIP) in Mainz haben jetzt die Ursachen der Instabilität aufgedeckt.

Bildschirme und Smartphones, die gerollt und hochgeklappt werden können, sind Anwendungen, die in Zukunft durch die Entwicklung von polymerbasierten...

Im Focus: Writing and deleting magnets with lasers

Study published in the journal ACS Applied Materials & Interfaces is the outcome of an international effort that included teams from Dresden and Berlin in Germany, and the US.

Scientists at the Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) together with colleagues from the Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) and the University of Virginia...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Digitalisierung

19.04.2018 | Veranstaltungen

124. Internistenkongress in Mannheim: Internisten rücken Altersmedizin in den Fokus

19.04.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Juni 2018

17.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Grösster Elektrolaster der Welt nimmt Arbeit auf

20.04.2018 | Interdisziplinäre Forschung

Bilder magnetischer Strukturen auf der Nano-Skala

20.04.2018 | Physik Astronomie

Kieler Forschende entschlüsseln neuen Baustein in der Entwicklung des globalen Klimas

20.04.2018 | Geowissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics