Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Medica 2017: Elektrobenetzung und konfokale Mikroskopie - ein starkes Team

02.11.2017

In der Pharmazie ist es wichtig zu verstehen, wie ein medizinischer Wirkstoff mit körpereigenen Stoffen reagiert. Doch bisher sind nur Messungen nach Ablauf der Reaktion möglich – wie die Interaktion im Einzelnen genau vonstattengeht, ist unklar. Fraunhofer-Wissenschaftler haben jetzt eine Technik entwickelt, mit der sich chemische Reaktionen von Anfang bis Ende auf Einzelmolekülniveau beobachten lassen.

Alles, was man dafür braucht, sind winzige Probetröpfchen der Wirkstoffe – so klein, dass sie gerade noch mit dem Auge sichtbar sind. Legt man eine elektrische Spannung an, verändern die Tröpfchen ihre Form, lassen sich auseinanderziehen, hin und her bewegen oder spalten.


Halterung mit EWOD-Chip und Anschlüssen für die Ansteuerung.

© Fraunhofer FIT

Das zugrundeliegende physikalische Prinzip nennt sich Elektrobenetzung oder Englisch »Electrowetting«: Ein elektrisches Feld wirkt auf die elektrischen Ladungen in den Tröpfchen. So können die Tropfen gezielt gehandhabt werden.

Mit Elektrobenetzung lassen sich auch zwei unterschiedliche Probentröpfchen zu einem vereinigen. »Der Clou ist, dass es uns jetzt erstmals gelungen ist, dabei die Abläufe bei der Interaktion der beiden Tröpfchen auf Einzelmolekülniveau zu beobachten – und somit die gesamte Prozesskette zu erfassen«, sagt Lorenz Sparrenberg, der am Fraunhofer-Institut für Angewandte Informationstechnik FIT das Forschungsprojekt leitet.

Tiefe Einblicke mit konfokaler Mikroskopie

Dafür entwickelten Sparrenberg und sein Team ein System zur Elektrobenetzung (»Elektrowetting-on-Dielectric-System« oder kurz »EWOD«), das aus mehreren Elektroden besteht. Je nachdem, wie die Elektroden geschaltet sind, bewegen sich die Tröpfchen voneinander weg oder aufeinander zu, treffen an einer vorher definierten Stelle aufeinander und vermischen sich. Dabei werden sie mit einem konfokalen Mikroskop beobachtet, das hochauflösende Messungen ermöglicht.

»Die Kombination aus Elektrobenetzung und konfokaler Mikroskopie ermöglicht es uns, die Interaktionen unter natürlichen Bedingungen, wie sie auch im Körper stattfinden, zu untersuchen. In der Pharmakologie ist es beispielsweise wichtig möglichst genau zu wissen, wie Arzneiwirkstoffe wirken und was in welcher Zeit passiert.«

Herkömmliche Laboruntersuchungen liefern nicht nur weniger Informationen. Sie benötigen auch wesentlich größere Probenmengen und dauern länger, ein enzymatisches Assay beispielsweise rund 15-20 Minuten. »Mit unserem System könnten wir in einer halben Minute ein Ergebnis haben.« Mit EWOD und konfokaler Mikroskopie ließe sich auch die Interaktion zwischen komplementären DNA-Strängen, Antikörper und Antigen oder Wechselwirkungen zwischen Enzym und Substrat untersuchen – vieles ist denkbar.

Prädestiniert für die Point-of-Care-Diagnostik

Das System ist außerdem prädestiniert für den Einsatz im Bereich der sogenannten Point-of-Care-Diagnostik, also für diagnostische Untersuchungen, die nicht in einem Zentrallabor, sondern vor Ort am Klinikbett oder in der Arztpraxis durchgeführt werden. Als eine Art Westentaschenlabor (»Lab-on-a-Chip«) könnte es schnell und unkompliziert Ergebnisse von Blut- oder Urinproben liefern.

»Bisher konnten wir zeigen, dass es möglich ist, unser EWOD mit konfokaler Mikroskopie zu kombinieren und so Informationen auf Einzelmolekülniveau zu gewinnen. Um konkrete Anwendungen zu entwickeln, sind wir jetzt auf der Suche nach Partnern aus der Industrie«, sagt Sparrenberg.

Das System wird auf der Messe MEDICA vom 13. bis 16. November in Düsseldorf präsentiert (Fraunhofer-Gemeinschaftsstand in Halle 10, Standnummer: 10 G05 \ H04).

Weitere Informationen:

https://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2017/November/ein-starke...

Britta Widmann | Fraunhofer Forschung Kompakt

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