"PhysioCheck" en miniature – Mobiles Diagnosegerät für die Analyse von Flüssigkeiten

Ein mobiles Diagnosegerät für die Analyse von Flüssigkeiten stellt der Verbund „PhysioCheck“ auf der Analytica vor. Es basiert auf neu entwickelten Match-X-Bausteinen für die Mikrosystemtechnik.

Ein paar Tropfen Blut, etwas Urin: Schon geringe Mengen Körperflüssigkeit können viel über den gesundheitlichen Zustand eines Menschen aussagen. In relativ klaren Fällen genügt oft ein einfacher Teststreifen, um festzustellen, ob beispielsweise eine Schwangerschaft vorliegt oder der Blutzucker zu hoch ist. In Fällen, die nicht ganz so klar liegen, müssen mehrere Indikatoren gleichzeitig überprüft werden und das sehr schnell, wenn es sich um einen Notfall handelt. Diagnose und Therapiebeginn beschleunigen sollen mobile Diagnosegeräte am „Point of Care“, also direkt beim Patienten, die den Weg ins Labor überflüssig machen. Viele dieser Geräte sind jedoch für komplexere Analysen ungeeignet. Das Verbundprojekt „PhysioCheck“ hat zum Ziel, ein mobiles Diagnostikgerät auf der Basis miniaturisierter Funktionsbausteine zu entwickeln, das sich mit geringem Aufwand an unterschiedlichste medizinische Analyseprozesse anpassen lässt, sich auch für komplexe Analysen eignet und sowohl günstig in Produktion und Anschaffung, als auch wirtschaftlich im Betrieb ist.

„Die immunologisch basierte Analyse von Flüssigkeiten im Labor setzt sich i. d. R. aus den Prozessen Fördern, Mischen, Trennen und Inkubieren sowie der Detektion von Fluiden zusammen“, hat Andreas Schüle vom Fraunhofer IPA festgestellt. Für jeden dieser Prozesse haben er und sein Team miniaturisierte Funktionsbausteine entwickelt. Im Projekt „PhysioCheck“ entsteht mit Hilfe dieser Bausteine derzeit ein mobiles Diagnosegerät für Antigen-Antikörperreaktionen in einem Enzym-Immunoassay (EIA). „Sobald wir den Test mit den miniaturisierten Funktionsbausteinen zufriedenstellend auf unsere Entwicklungsplattform abbilden können, übertragen wir die gesamte Struktur auf eine mikrofluidische Kassette, die dann als monolithisches System kostengünstig und in hohen Stückzahlen hergestellt werden kann“, berichtet Schüle. Bewährt sich die entwickelte EIA-Testkassette, sollen im Anschluss an das Verbundforschungsprojekt weitere Testverfahren für das mobile Diagnosegerät adaptiert werden.

„Wir haben die Bausteine für das Funktionsmuster des Diagnosegeräts als Teile eines mikrofluidischen Match-X-Baukastens entwickelt“, erklärt Projektkoordinator Schüle. Das Match-X Baukastensystem beschreibt geometrische, elektrische, fluidische, optische und thermische Schnittstellen, die im VDMA Einheitsblatt 66305 definiert und standardisiert sind. Den Standard für fluidische Schnittstellen praktisch umzusetzen ist ein Entwicklungsschwerpunkt des „PhysioCheck“-Teams am Fraunhofer IPA. Ein weiterer zentraler Punkt ist die intelligente Aufteilung der Bausteine in wieder verwendbare Module und Wegwerfkomponenten. Die funktionale Trennung zwischen Antrieben, optischen Komponenten, Sensoren und fluidführenden Komponenten trennt gleichzeitig medienberührte von nicht medienberührten Oberflächen. „Der gerätetechnische Ansatz aus „PhysioCheck“ ist aber nicht nur für die medizinische Analytik, sondern auch als Entwicklungstool für andere mikrofluidische Prozesse interessant“, betont Andreas Schüle. Beispielsweise für Mikroproduktionsanlagen zur Herstellung kleinster Mengen teurer Flüssigkeiten wie speziell auf einen Patienten abgestimmte Medikamente.

Das vom BMBF im Rahmen des Förderschwerpunkts „Mikrosystemtechnik 2000+“ geförderte Verbundprojekt „PhysioCheck“ läuft noch bis Ende Juni 2004. Am Projekt beteiligt, sind neben dem Fraunhofer IPA die Evotec OAI AG, Hamburg, als pharmazeutischer Dienstleister aus der Wirkstoffforschung und -entwicklung, die Mikrosystemtechnikspezialisten Höfer & Bechtel Industrieausrüstungen GmbH, Mainhausen, und Bartels Mikrotechnik GmbH, Dortmund, sowie als Anwender die Endokrinologikum Forschungsgesellschaft mbH, Hamburg, die Aesculab GmbH, Karlsruhe, und die Analab GmbH, Leinfelden-Echterdingen.

PhysioCheck auf der Analytica 2004: Fraunhofer Gemeinschaftsstand „Individuelle Systemlösungen“, Halle A4.291.

Ansprechpartner: Dr.-Ing. Andreas Schüle, Tel. 0711/970-1560, E-Mail: andreas.schuele@ipa.fraunhofer.de