Quicklab – Labor in der Westentasche

Mit einem Minilabor im Format einer Scheckkarte könnten Ärzte künftig Krankheitserreger in ihrer Praxis innerhalb einer Stunde zuverlässig identifizieren. Der elektrische Biochip wurde jetzt mit dem Deutschen Zukunftspreis ausgezeichnet.

Quicklab, so heißt die Entwicklung von Siemens, kann aus Blutproben oder anderen Körperflüssigkeiten automatisch die Erbinformationen von Viren und Bakterien sowie von Körperzellen extrahieren und analysieren, wie das Forschungsmagazin Pictures of the Future berichtet.

Das Auswertesystem gibt diagnostische Informationen als elektrisches Signal aus und ist damit wesentlich schneller, robuster, einfacher und billiger als optische Verfahren. Heute werden Erregertests in Großlabors mit aufwändigen Analysegeräten gemacht, was teuer ist und bisweilen mehrere Tage dauert.

Die Arbeitsgruppe von Dr. Walter Gumbrecht entwickelte ein scheckkartengroßes Mikrofluidiksystem aus Kanälen, Reaktionskammern und elektrischen Biosensoren. Nach der Injektion der Blutprobe in das Minilabor brechen Chemikalien zunächst die Zellen auf. In einer Kammer werden dann einzelne Abschnitte der Erbmasse DNS vervielfältigt und gleichzeitig mit einer Markierung versehen. Anschließend gelangt die DNS auf den Sensor. Das ist eine Trägerstruktur mit winzigen Goldelektroden, die jeweils nur wenige Zehntel Millimeter groß sind. Jede Elektrode ist mit einem spezifischen Fängermolekül belegt, das für einen bestimmten Krankheitserreger charakteristisch ist. An den Stellen, wo DNS-Fragmente aus der Probe auf passende Fänger treffen, verbinden sie sich zu Doppelsträngen. Mit Hilfe der Enzym-Markierung werden jene Elektroden elektrisch aktiv, an denen sich ein Doppelstrang gebildet hat. Dabei fließt ein sehr kleiner elektrischer Strom (Milliardstel Ampère), der hochempfindlich gemessen werden kann. Da genau festgelegt ist, an welcher Position welche Fänger-DNS sitzt, kann genau ermittelt werden, welche DNS in der Probe war – und um welchen Erreger es sich handelt.