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Dr.-Ing. Meike Beer

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Aufbau des Safe-IS-Systems: Elektrochemischer Nachweis immunsuppresiver Wirkstoffkomplexe in einer Cartridge aus Mikrofluidik- und Sensorchip im Auslesegerät, das auch die Fluidik steuert.

Aufbau des Safe-IS-Systems: Elektrochemischer Nachweis immunsuppresiver Wirkstoffkomplexe in einer Cartridge aus Mikrofluidik- und Sensorchip im Auslesegerät, das auch die Fluidik steuert.

Safe-IS: mehr Sicherheit und Lebensqualität bei Therapie mit Immunsuppressiva

Ein neues Testsystem soll die Wirksamkeit von Immunsuppressiva individuell für jeden Patienten überwachen.

Projektname: Safe-IS
Entwicklung und Evaluierung eines Verfahrens zur quantitativen Erfassung der immunsuppressiven Aktivität von Arzneimittel-Wirkstoffen
Projektleiter: Dr. Meike Moschallski
Geldgeber: BMBF
Projektträger: PT Jülich
FKZ: 0315574D
Laufzeit von: 01.07.2009
Laufzeit bis: 30.06.2012

Das Mikrofluidiksystem ermöglicht den Schnelltest mit einer Blutprobe des Patienten. In einem kleinen Probenvolumen messen elektrochemische Sensoren die Konzentration der immunsuppresiv wirksamen Komplexe aus dem Medikament oder auch dessen Metaboliten mit körpereigenen Proteinen. Ein kompaktes Tischgerät ermöglicht im »Point-of-Care«-Umfeld, also z. B. vor Ort am Krankenbett oder beim Arzt die halbautomatische Beschickung des Chips mit Reagenzien. Das »Lab-on-a-Chip«-System soll die Qualität der Diagnostik entscheidend verbessern und so die prophylaktische Immunsuppression etwa bei Organtransplantationen sicherer machen.

Beschreibung

Nach einer Organtransplantation muss für jeden Patienten die für ihn richtige Dosis von Immunsuppressiva ermittelt werden. Das therapeutische Fenster dieser Medikamente zwischen toxischen Nebenwirkungen und zu geringer Dosierung mit dem Risiko, dass der Körper das Organ abstößt, ist jedoch sehr schmal. Da zudem auch einige Metabolite der Medikamente immunsuppressiv wirken können, variiert die »richtige« Dosis von Patient zu Patient stark. Daher ist die Einstellung einer bestimmten Medikamentenkonzentration für alle Patienten nicht zielführend. Viel besser wäre es, die Wirksamkeit von Immunsuppressiva im Blut jedes Patienten individuell zu bestimmen. Untersuchungen des Signalwegs haben ergeben, dass die Wirksamkeit mit der Bildung eines Komplexes aus bestimmten körpereigenen Proteinen mit dem Immunsuppressivum bzw. seinen Metaboliten korreliert.
Daher wird hier ein Mikrofluidiksystem entwickelt, das schnell und automatisch die Konzentration dieser Komplexe misst. Mit dieser Diagnose soll die Therapie mit Immunsuppressiva gezielt für jeden Patienten individuell angepasst werden.
Der Mikrofluidikchip misst in einem kleinen Probenvolumen mit elektrochemischen Sensoren die Konzentration der immunsuppresiv wirksamen Komplexe aus Immunsuppresiva mit körpereigenen Proteinen. Kurze Diffusionswege in den Mikrostrukturen erlauben kurze Reaktionszeiten und liefern deshalb schnell Messergebnisse.
In diesem Komplexbildungsassay reagieren die Proteine aus einer Blutprobe des Patienten mit Immunsuppressiva oder deren Metaboliten spezifisch zu dem immunsuppressiv wirkenden Komplex. Somit kann dabei vollständig auf Antikörper verzichtet werden, deren teilweise ungenügende Spezifität in Immunoassays zu höheren Fehlerraten führt.
Ein Tischgerät steuert dabei sowohl den fluidischen Assayablauf als auch die elektrochemische Messung. Außerdem werden in jedem Kanal des Sensorchips die Position der Flüssigkeitsfront sowie ggfs. auftretende Luftblasen detektiert, indem die elektrische Impedanz entlang des Kanals gemessen wird. Der Sensorchip wird im Gerät elektrisch wie auch fluidisch über eigens entwickelte Steckkontakte angeschlossen. Auffangkammern im Chip sammeln jegliche Flüssigkeiten, die mit der Patientenprobe kontaminiert werden, sodass das Gerät ohne Kreuzkontamination mehrfach verwendet werden kann, während der Chip nach der Messung verworfen wird. Der Komplexbildungsassay sowie die Messung laufen darin automatisch vom Computer gesteuert ab. Dieses Lab-on-a-Chip-System ermöglicht die therapeutische Überwachung der Wirksamkeit von Immunsuppressiva (Drug Monitoring) im Point-of-Care-Umfeld, damit für jeden Patienten die passende Dosis ermittelt werden kann.

Projektpartner

  • Dr. Fenning Biomed GmbH
  • microfluidic ChipShop GmbH
  • Multi Channel Systems MCS GmbH
  • Universitätsklinikum Tübingen Klinik für Allgemeine, Viszeral- und Transplantationschirurgie, Transplantationszentrum

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