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Dr. Martin Stelzle

BioMEMS/Sensorik

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Microfluidic cartridge with compartments (here: filled with blue fluid) containing assay reagents. Magnetic micro-particles are moved within these compartments by means of externally applied magnetic fields. Thus, complex assay schemes involving mixing, incubation, transport, and detection are enabled in a versatile manner.

Microfluidic cartridge with compartments (here: filled with blue fluid) containing assay reagents. Magnetic micro-particles are moved within these compartments by means of externally applied magnetic fields. Thus, complex assay schemes involving mixing, incubation, transport, and detection are enabled in a versatile manner.

Hochsensitiver Nachweis viraler Antigene und zellulärer Oberflächenstrukturen

Verbundprojekt im Spitzencluster MicroTEC Südwest

Projektname: VirCellChip
Hochsensitive, DEP-basierte Detektion viraler Antigene und zellulärer Oberflächenstrukturen
Projektleiter: Dr. Martin Stelzle
Geldgeber: BMBF
Projektträger: VDI-VDE-IT, Berlin
FKZ: 16SV5111
Laufzeit von: 01.09.2010
Laufzeit bis: 31.08.2013

VirCellChip ist die Entwicklung eines Systems für die hochsensitive, schnelle Detektion viraler Antigene und zellulärer Oberflächen Strukturen mittels beadbasiertem Assay und dielektrophoretischer Akkumulation in einer Mikrofluidikcartridge.

Beschreibung

Hintergrund: Das geplante Vorhaben soll als Plattformsystem zum Nachweis zellulärer Strukturen aus menschlichem Blut, Knochenmark und für den Nachweis viraler Erreger bei Erkrankungen wie Hepatitis B oder C (HBV, HCV) oder HIV u.a. dienen, wo derzeit nahezu ausschließlich PCR-basierte Diagnostikverfahren zur Untersuchung des Patientenbluts eingesetzt werden. Ziele des neuen Verfahrens sind zum einen die Anwendung zur Detektion zellulärer Strukturen als FACS-Alternative, wobei die gewonnenen Informationen vor allem der Diagnose und Verlaufsbeobachtung von Leukämien (Blutkrebs) und Immunschwächekrankheiten (HIV-Infektion) dienen und zum anderen als Alternative zur PCR für die Detektion viraler Erreger in menschlichem Blut.
Defizite: Der PCR basierte Nachweis viraler Erreger ist in der Regel an hochspezialisierte Labore und Geräteeinrichtungen gekoppelt und benötigt relativ hohe Testvorbereitungen. Das vorgestellte System soll eine kostengünstigere und einfachere Alternative bieten. Die Plattform des geplanten Systems soll auch als Alternative zur aufwendigen Zellsortierung durch FACS-Analysen verwendet werden. Diese Analysen sind bisher an apparativ aufwendige Geräte gebunden. Als Pilotsystem zum Nachweis zellulärer Strukturen sollen virusinfizierte Zellen mit spezifischen gegen virale Antigene gerichteten Antikörpern verwendet werden als relativ einfaches Nachweissystem. Darauf aufbauend sollen dann andere Blutzellen und Stammzellen mit den etablierten Verfahren auf dem Chip detektiert werden.
Bedarf: Ziel des VirCellChip-Vorhabens ist es, zelluläre Strukturen von Tumorzellen sowie intakte Viruspartikel mit hoher Sensitivität patientennah nachzuweisen. Diese Nachweise sind zurzeit nur mit hohem apparativem Aufwand und mit dem Einsatz von spezialisiertem Personal zu erbringen, daher besteht ein hoher Bedarf an einem diagnostischen Werkzeug, das einfach zu handhaben und kostengünstig ist, und welches erlaubt, die o.g. komplexen Parameter ohne Spezialwissen und besondere Laborausstattung zu bestimmen. Alle diese Voraussetzungen sind mit der neu zu etablierenden Plattform VirCellChip gegeben.
Das Vorhaben verbindet MST-Expertise und Anwendungs-Knowhow in der Diagnostik, um patientennah einsetzbare Diagnostika zum Nachweis viraler Pathogene und zellulärer Oberflächen Strukturen zu entwickeln und bietet die Chance, das Anwendungsspektrum der MST zu erweitern.
Es deckt die gesamte Wertschöpfungskette von der wissenschaftlichen Forschung im Zshg. mit viralen Erregern und Zellsortierung (Univ. Tübingen, Kinderklinik) und Entwicklung diagnostischer Assays (Mediagnost GmbH) über Mikro- und Nanotechniken für Life Science Anwendungen (NMI), Fertigungstechnologien (Microfluidic ChipShop, IMT AG), Systementwicklung (Multi Channel Systems GmbH), der Bereitstellung von Patientenproben und deren Validierung mit etablierten Methoden (Dr. Löer, Treder und Kollegen) bis zur Verwertung (Mediagnost GmbH).

Projektpartner

  • IMT AG, Greifensee, Schweiz
  • Mediagnost Gesellschaft für Forschung und Herstellung von Diagnostika GmbH, Reutlingen
  • Microfluidic ChipShop GmbH, Jena (MFCS)
  • Multi Channel Systems MCS GmbH, Reutlingen
  • Univ. Tübingen, Kinderklinik (im Unterauftrag bei Mediagnost GmbH)

Veröffentlichungen

Raiah Gottheila, Nadja Baur, Holger Becker, Gorden Link, Dimitri Maier, Nicole Schneiderhan-Marra, and Martin Stelzle. Moving the solid phase: a platform technology for cartridge based sandwich immunoassays. Biomedical Microdevices. accepted.

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