On-Chip kalibrierender Biosensor für kleine Analyten im Bereich POCT und Umweltanalytik

Für die Umsetzung des Bindungshemmtests auf dem Teststreifen wurden die Teststreifenbestandteile umfassend optimiert. Zur Kanalstrukturierung wurde eine Füllstrategie entwickelt, die dichte Kanalwände erzeugt und dadurch sicherstellt, dass sich die Probe ausschließlich innerhalb der strukturierten Kanäle bewegt. Untersuchungen zu Kanalbreite und Fließgeschwindigkeit ermöglichten die Festlegung einer geeigneten Kanalbreite. Nach erfolgreicher Strukturierung konnten die so hergestellten Teststreifen für den Bindungshemmtest eingesetzt werden.

Andere trizyklische Antidepressiva sowie strukturähnliche Arzneimittel wurden auf Kreuzreaktivität geprüft. Dabei zeigte sich, dass der ausgewählte Antikörper für die Bestimmung der Summenkonzentration strukturähnlicher Antidepressiva geeignet ist und damit eine wirkungsbezogene Analytik ermöglicht. Kalibrierungen in Puffer und in verdünntem Serum belegten, dass die für Patientenproben erforderliche Nachweisgrenze erreicht wird.

Zur Realisierung einer definierten Inkubationszeit auf dem Teststreifen wurden mehrere Ansätze für eine schaltbare Barriere erprobt; entwickelt wurde eine optisch steuerbare Barriere auf Basis lichtempfindlicher Tenside (DASA). Die Auslesung erfolgte über eine Smartphone-App. Dafür wurde eine Auswertesoftware entwickelt, die den Biosensor erkennt, eine Beleuchtungskorrektur durchführt, die Testzone selektiert und deren Farbintensität bestimmt. Untersuchungen zu Beleuchtung und Hintergrund zeigten, dass ein weißes Blatt Papier als Hintergrund und eine geeignete Lichtintensität für die Fotoaufnahme genutzt werden sollten. Durch ein neues User-Interface, das Schritt für Schritt durch den Test führt, können auch Laien die App bedienen. Ergänzend wurde eine neue Auswertemethode entwickelt, um eine quantitative Auswertung über das Aufstockverfahren auch bei Immunoassays mit nichtlinearer Kalibrierfunktion zu ermöglichen.

Bearbeitet wurde das Forschungsthema von 02/20 bis 04/23 an der Technischen Universität Braunschweig, Institut für Mikrotechnik (Alte Salzdahlumer Str. 203, 38124 Braunschweig, Tel. 0531/3919750) unter der Leitung von Prof. Dr. A. Dietzel (Leiter der Forschungseinrichtung Prof. Dr. A. Dietzel) und der Eberhard Karls Universität Tübingen, Institut für Physikalische und Theoretische Chemie (IPC) (Auf der Morgenstelle 18, 72076 Tübingen, Tel.: 07071/2976927) unter der Leitung von Prof. Dr. G. Gauglitz (Leiter der Forschungseinrichtung Prof. Dr. A. J. Meixner) und dem OFFIS e.V., Institut für Informatik (Escherweg 2, 26121 Oldenburg, Tel. 0441/798-4260) unter der Leitung von Prof. Dr. S. Fatikow (Leiter der Forschungseinrichtung Prof. Dr. W. Nebel).