Einzelzell- und 3D-Gewebe-Mikrokapillar-Biochips für funktionelle Proteomik und Biomonitoring

In der modernen pharmazeutischen Forschung ist die Entschlüsselung krankheitsrelevanter Veränderungen im Genom von fundamentaler Bedeutung für die Entwicklung neuer, effizienterer Wirkstoffe und Therapien.

Wie die ständig steigende Zahl an biotechnologischen Schlagworten wie Genomics, Transcriptomics, Proteomics und Metabolomics verdeutlicht, führt dies zu einem zunehmenden Bedarf an Methoden und Technologien zur schnellen, genauen Analyse von Proteinen und anderen molekularen wie zellulären Zielstrukturen.

Ein wesentlicher Grund für das Scheitern der Weiterentwicklung und des Einsatzes vieler potenzieller Wirkstoffe ist der Mangel an schnellen, parallel durchführbaren Pharmakokinetik- und Toxizitätsstudien. Durch den Einsatz kostengünstiger, parallel arbeitender und automatisierter biohybrider Systeme, d.h. Zell- und Gewebe-basierter bioelektronisch auslesbarer Mikrostrukturen, können in der späten Wirk-stoffentwicklungsphase erhebliche Kosten eingespart werden.

Die Abteilung Biohybride Systeme des Fraunhofer-Instituts für Biomedizinische Technik (IBMT) stellt solche biohybriden Einzell-Biochips und Mikrokapillar-Arrays her und entwickelt sie weiter. Diese Systeme ermöglichen ein automatisiertes Screening von toxikologischen Substanzen an kleinsten Zell- und 3D-Gewebemodellen unter Einsatz der Impedanzspektroskopie. Einsätze bei der pharmazeutischen Wirkstoffsuche, bei der Qualitätskontrolle in der Lebensmitteltechnologie oder in der Umwelttechnologie, z.B. beim Aufspüren von Toxinen (Insektizide, Pestizide), stellen weitere Anwendungsmöglichkeiten dar.

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Dipl.-Ing. Hagen Thielecke
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