Chips mit Geruchszellen sollen Sprengstoff erschnüffeln

Forscher der A. James Clark School of Engineering an der University of Maryland arbeiten an Zellen-basierten Sensor-Systemen. Das Konzept der Wissenschaftler sind Mikrochips, auf denen lebende Zellen als winzige biochemische Detektoren fungieren.

Sie sollen wesentlich schneller und zuverlässiger als heutige biochemische Sensoren diverse Substanzen erkennen. Im militärischen Bereich könnten mithilfe organischer Geruchszellen Explosivstoffe aufgespürt werden. Doch auch vielseitige andere Anwendungen seien denkbar, etwa in der Umwelt- oder Lebensmittelanalyse.

Aktuelle biochemische Detektoren hätten das Problem, zu häufig falsche Ergebnisse wie etwa Fehlalarme zu liefern, so die Forscher. Dem sollen die organischen Mikro-Labore Abhilfe schaffen. Die organischen Zellen als Teil der Mikrosysteme könnten chemische und biologische Gefahrenstoffe präziser und schneller erkennen. Elektronische Schaltkreise überwachen und interpretieren das Verhalten der Zellen, um insgesamt einen verwendbaren Sensor zu ergeben.

So sollen Geruchszellen etwa genutzt werden, um Sprengstoffe zu erschnüffeln. Andere Zellen wiederum könnten bei Kontakt mit Pathogenen Stress-Reaktionen aufweisen oder absterben, woraufhin die überwachende Elektronik einen Alarm auslösen würde.

Das Team von Pamela Abshire, Benjamin Shapiro und Elisabeth Smela wurde schon 2004 von der University of Maryland für die Idee ausgezeichnet und verfeinert derzeit die erforderlichen Technologien. Dazu zählen elektronische Schaltkreise, die mit den organischen Zellen interagieren ebenso wie Mikrofluide, mit denen die biologischen Bauteile auf den Chips in Position gebracht werden können.

Eine wesentliche Herausforderung ist, dass die biologischen Zellen zum Überleben eine feuchte Umgebung benötigen, gleichzeitig aber die Elektronik des Systems trocken gehalten werden muss. „Wir schaffen die Möglichkeit, viele verschiedene Zellen auf einem Chip zu überwachen“, meint Abshire. „Wir wenden sozusagen das Mooresche Gesetz der exponentiellen Steigerung der Rechenleistung auf die Zellenbiologie an.“

Dass zunächst potenziell militärische Einsatzgebiete wie das Aufspüren von Sprengstoff oder Pathogenen als Anwendungsbeispiele genannt werden, mag damit zusammenhängen, dass die Forschung unter anderem vom Department of Homeland Security und der Defense Intelligence Agency gefördert wird. Die Forscher betonen jedoch, dass auch viele andere Einsatzgebiete für die Mikro-Labore denkbar seien.

Wasser könnte auf Verunreinigungen untersucht werden und bei Nahrungsmitteln wäre es möglich zu bestimmen, ob diese verdorben sind. Bei Käse oder Wein könnte ihre genaue Herkunft ermittelt werden. Auch ein Einsatz zur Luftanalyse oder in der Pharmaindustrie sei vorstellbar, ferner könnte die wissenschaftliche Grundlagenforschung profitieren.

Ansprechpartner für Medien

Thomas Pichler pressetext.austria

Weitere Informationen:

http://www.eng.umd.edu

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie

Der innovations-report bietet im Bereich der "Life Sciences" Berichte und Artikel über Anwendungen und wissenschaftliche Erkenntnisse der modernen Biologie, der Chemie und der Humanmedizin.

Unter anderem finden Sie Wissenswertes aus den Teilbereichen: Bakteriologie, Biochemie, Bionik, Bioinformatik, Biophysik, Biotechnologie, Genetik, Geobotanik, Humanbiologie, Meeresbiologie, Mikrobiologie, Molekularbiologie, Zellbiologie, Zoologie, Bioanorganische Chemie, Mikrochemie und Umweltchemie.

Zurück zur Startseite

Kommentare (0)

Schreib Kommentar

Neueste Beiträge

Herz-Kreislauf-Erkrankungen: Neues Computermodell verbessert Therapie

Mithilfe mathematischer Bildverarbeitung haben Wissenschafter der Forschungskooperation BioTechMed-Graz einen Weg gefunden, digitale Zwillinge von menschlichen Herzen zu erstellen. Die Methode eröffnet völlig neue Möglichkeiten in der klinischen Diagnostik. Obwohl die…

Teamarbeit im Molekül

Chemiker der Universität Jena erschließen Synergieeffekt von Gallium. Sie haben eine Verbindung hergestellt, die durch zwei Gallium-Atome in der Lage ist, die Bindung zwischen Fluor und Kohlenstoff zu spalten. Gemeinsam…

Kristallstrukturen in Super-Zeitlupe

Göttinger Physiker filmen Phasenübergang mit extrem hoher Auflösung Laserstrahlen können genutzt werden, um die Eigenschaften von Materialien gezielt zu verändern. Dieses Prinzip ermöglicht heute weitverbreitete Technologien wie die wiederbeschreibbare DVD….

Partner & Förderer

Indem Sie die Website weiterhin nutzen, stimmen Sie der Verwendung von Cookies zu. mehr Informationen

Die Cookie-Einstellungen auf dieser Website sind so eingestellt, dass sie "Cookies zulassen", um Ihnen das bestmögliche Surferlebnis zu bieten. Wenn Sie diese Website weiterhin nutzen, ohne Ihre Cookie-Einstellungen zu ändern, oder wenn Sie unten auf "Akzeptieren" klicken, erklären Sie sich damit einverstanden.

schließen