MEDICA / COMPAMED 2021

•••2••• Innovationen Das System wird auf der MEDICA 2021 präsentiert. Bei der Behandlung von bakte- riellen Infektionen entscheidet das richtige Antibiotikum über den Erfolg der Therapie. Beson- ders schwierig ist die Auswahl des geeigneten Medikaments, wenn die Erkrankung durch mul- tiresistente Erreger ausgelöst wird, die unempfindlich gegen- über vielen Antibiotika sind. Die Suche nach dem wirksamsten Antibiotikum erfordert oftmals Informationen über das Genom des Bakter iums. Diese sind in der Arztpraxis jedoch meist nicht sofort verfügbar, sondern erst nach einer Labordiagnose. Um den Vorgang zu beschleu- nigen und zu vereinfachen, entwickelt das Fraunhofer IPM gemeinsam mit der LMU Mün- chen im Projekt (SiBoF), kurz für Signal-Booster für Fluoreszenz- Assays in der Molekularen Diag- nostik, eine neuartige Plattform für den Erregernachweis anhand von einzelnen Molekülen auf ei- nem mikrofluidischen Chip. Der Fokus liegt auf einer einfach zu bedienenden Point-of-Care-Er- kennung (POC). Das Vorhaben wird vom Bundesminister ium für Bildung und Forschung BMBF gefördert. Erregerspezifische Erkennung auf Basis von DNA-Molekülen Die por table, kompakte Test- Plattform verfügt über ein au- tomatisiertes Fluidiksystem. Alle notwendigen Reagenzien wer- den in dem System vorgelagert. Der spritzgegossene Mikroflui- dik-Chip wird in einer Schublade in das Testsystem eingebracht, wo es durch die Fluidik mit den Reagenzien versorgt wird, bevor die optische Auswertung statt- findet. „Wir weisen einen Teil des DNA-Strangs des Erregers nach. Hierfür genügt bei unse- rem neuen Verfahren bereits ein einzelnes DNA-Molekül, das an einer bestimmten Stelle am Mik- rofluidik-Chip anbindet. Auf dem Chip befinden sich Fluidikkanäle, deren Oberflächen mit Bindungs- stellen für spezifische Erreger präpariert wurden“, erläutert Dr. Benedikt Hauer, Wissenschaftler am Fraunhofer IPM. Nanoantennen verstärken Fluores- zenzsignale Typischerweise werden Ziel-DNA- Moleküle in-vitro mit Hilfe spezi- fischer Fluoreszenzmarker nach- gewiesen. Die Besonderheit der neuen Methode des Fraunhofer IPM und der LMU München: Die Forscher setzen Antennen mit na- nometergroßen Kügelchen ein, die die optischen Signale dieser Mar- ker verstärken. Dadurch wird eine chemische Verstärkung über die Polymerase-Kettenreaktion (PCR) überflüssig. „Die optischen Anten- nen bestehen aus nanometergro- ßen Metallpartikeln, die Licht in ei- nemwinzigen Bereich bündeln und dabei helfen, Licht auszusenden – ähnlich wie makroskopische An- tennenmit Radiowellen“, sagt Hau- er, der das Forschungsprojekt am Fraunhofer IPM leitet. DieseMetall- partikel sind an der Oberfläche des Chips chemisch angebunden. Ergebnis liegt nach einer Stunde vor Eine von der LMUMünchen speziell konstruierte Struktur aus DNA-Mo- lekülen, ein sogenanntes DNA-Ori- gami, hält die beiden Gold-Nanop- artikel an Ort und Stelle. Zwischen diesen Nanopartikeln bietet die Struktur eine Bindungsstelle für das jeweilige Zielmolekül und einen Flu- oreszenzmarker. Dieses patentier- te Design bildet die Grundlage für die neuartige Assay-Technologie. „Die jeweils 100 Nanometer großen Partikel dienen als Antenne. In dem Hot-spot zwischen den beidenGold- partikeln findet durch plasmonische Effekte eine Feldverstärkung statt. Platziert man dort einen Fluores- zenzfarbstoff, wird die detektierba- re längerwellige Fluoreszenzstrah- lung um ein Vielfaches verstärkt. Auf diese Weise kann mit einer klei- nen, kompakten optischen Vorrich- tung ein einzelnes Molekül erkannt werden“, erklärt der Forscher. Ge- ringe Konzentrationen von Krank- heitserregern lassen sich nachwei- sen. Das Ergebnis liegt schon nach einer Stunde vor und wird am Mo- nitor angezeigt. Dies gilt nicht nur für multiresistente Keime, sondern für jede Art von DNA-Molekülen. Grundsätzlich lässt sich der Einzel- molekül-Assay auch auf Moleküle jenseits der DNA, wie RNA, Anti- körper/Antigene oder Enzyme, an- wenden. Die Funktionsweise des Verfahrens wurde durch zahlreiche Tests erfolgreich bestätigt. Das Herzstück des POC-Geräts ist ein vom Fraunhofer IPM entwi- ckeltes miniaturisiertes hochauf- lösendes Fluoreszenzmikroskop. Eine spezielle Bildanalysesoftware identifiziert die Einzelmoleküle und ermöglicht so die Zählung der ein- gefangenen Zielmoleküle für ein quantitatives Ergebnis. Angeregt wird die Fluoreszenz durch LED, die unterhalb der Kartusche mit den Fluidikkanälen angebracht sind. Das patentierte System liegt als De- monstrator vor. Derzeit fehlt noch einModul zur Probenaufbereitung. Das POC-System für den spezifi- schen Nachweis von Erregern wird vom 15. bis 18. November auf der MEDICA 2021 in Düsseldorf in Halle 3/Stand E74 vorgestellt. Point-of-Care-Diagnostik Neue Methode für den Nachweis einzelner Moleküle Das kompakte Gerät zum Nachweis multiresistenter Keime führt alle Reaktionsschritte au- tomatisiert aus und liefert ein Ergebnis innerhalb einer Stunde. Schon ein einziges DNA- Molekül reicht für den Nachweis Foto: Fraunhofer IPM Fortsetzung von Seite 1 ulti med Products (Deutschland) GmbH – • – Zertifizierter IVD Hersteller seit 1992 Produktion und Vertrieb | ulti med Products (Deutschland) GmbH | Reeshoop 1 | 22926 Ahrensburg | Deutschland Tel.: +49 (0) 41 02 - 8 00 90 | Fax: +49 (0) 41 02 - 5 00 82 | E-Mail: sales@ultimed.org |www.ultimed.de 29 Jahre 1992 - 2021 COVID-19 Tests Beispiel: Der COVID-19 Antigen Speicheltest Schnelltests Beispiel: Der STREP A (Streptokokken A) - AntigenTest Heimtests Beispiel: DRUGNOSTIC, der Drogennachweistest Sicherheitskonzepte Beispiel: Drogennachweis- und Explosivstofferkennung ERKENNEN BERATEN HELFEN ulti med Products (Deutschland) GmbH ist Experte in der Entwicklung, Produktion sowie im weltweiten Export hochwertiger In-vitro Diagnostika und Drogentests. 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