Kostengünstiges, tragbares Diagnosesystem mit optischen Sensoren
Das System von Bio Ring Diagnostics ist empfindlich genug für den Nachweis mehrerer Biomarker in kleinsten Blutproben. „Wir entwickeln eine Plattformtechnologie für verschiedenste Anwendungen wie die Diagnose von Infektionskrankheiten, Autoimmunerkrankungen, Krebs- oder Herzerkrankungen“, sagt Bart de Boer, Projektkoordinator von Bio Ring Diagnostics und Technischer Leiter bei Delta Diagnostics in Rotterdam. Das Unternehmen ist ein Spin-off von TNO, der Niederländischen Organisation für angewandte wissenschaftliche Forschung. Derzeit wird das System zusammen mit Partnern, die an der biochemischen Komponente des Geräts arbeiten, zu einem tragbaren Gerät für patientennahe Diagnostik zur Diagnose verschiedener Krankheiten oder Störungen weiterentwickelt. „Durch die Kombination unserer Sensortechnologie mit deren biochemischen Verfahren werden wir diagnostische Tests liefern, die bislang nicht verfügbar sind“, fügt de Boer hinzu. Die Sensoren arbeiten mit optischen Chips, d. h. photonischen integrierten Schaltkreisen, die in großen Mengen und kostengünstig gefertigt werden können. „Bei diagnostischen Tests sind Sensoren nicht wiederverwendbar, nachdem sie mit Patientenblut in Kontakt gekommen sind. Optimal ist daher ein kostengünstiger Einweg-Chip“, erklärt de Boer.
Schneller und genauer Nachweis
„Auf die Oberfläche des Sensors werden spezifische Biomoleküle aufgebracht, die die gesuchten Biomarker spezifisch erkennen“, sagt er. „Optische Sensoren sind äußerst empfindlich, und zwar nur in dem Bereich, in dem die Biomarker an den Chip binden.“ Im Gegensatz zu vielen Biosensor-Detektionssystemen, bei denen für genaue Ergebnisse eine aufwändige molekulare Vormarkierung im Labor erforderlich ist, verwendet das System von Delta Diagnostics eine markierungsfreie Sensortechnologie, die direkt die Bindung des Proteins an den Sensor erfasst. „Auf diese Weise kommt man zu schnelleren und genaueren Ergebnissen, da für das Verfahren weniger Schritte erforderlich sind und damit auch die Fehlerhäufigkeit sinkt“, erklärt de Boer. Die Ergebnisse liegen schon nach wenigen Minuten vor. „Auf kleinster Chipoberfläche können mehrere verschiedenste Sensoren untergebracht werden, um in sehr kleinen Proben mehrere Biomarker gleichzeitig zu erfassen, etwa im Blutstropfen aus einem Finger“, fügt er hinzu. „Noch validieren wir die Leistung unserer Sensoren in immer komplexeren künstlichen Lösungen, die biologischen Proben nachempfunden sind. In vier Monaten aber werden wir den Nachweis von Proteinen in einer komplexen Matrix wie Serum ansteuern.“
Ein Instrument von der Größe einer Brotdose
Normalerweise sind Instrumente für den markierungsfreien Nachweis von Biomarkern groß und unhandlich, können nur im Labor verwendet werden und kosten Hunderttausende Euro. „Unser Instrument ist genauso sensitiv, aber deutlich kostengünstiger“, sagt de Boer, dessen Ziel es ist, ein Gerät herzustellen, das noch sehr viel genauer arbeitet als die größeren Instrumente. „Mit der EU-Finanzierung konnten wir für einen Prototypen, der nicht größer ist als eine Brotdose, die technisch machbare Miniaturisierung unserer Technologie für einen diagnostischen patientennahen Test belegen“, wie er betont. Mit den EU-Mitteln wurde auch die kommerzielle Durchführbarkeit geprüft. „Die positiven Reaktionen übertrafen unsere Erwartungen deutlich, sodass jetzt mehr Partner mit uns zusammenarbeiten wollen, als wir tatsächlich brauchen“, bemerkt de Boer. „Etwa 12 Dutzend Unternehmen haben uns eine Zusammenarbeit angeboten und wollen unser System für ihre Tests nutzen, und das hat uns enorm motiviert.“ „Das für das erste Quartal 2021 erwartete erste Produkt wird ein reines Forschungsgerät sein. Das Diagnoseinstrument folgt danach“, schließt er.
Schlüsselbegriffe
Bio Ring Diagnostics, Delta Diagnostics, TNO, Diagnostik, Biosensor, optische Sensoren, optischer Chip, Biomarker, Photonik
