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Sensor+Test 2016: Multikanal-Sensor: Allergene erkannt

Biologische und chemische Analysen an kleinsten Volumina ermöglichen einen ressourcenschonenden und deutlich schnelleren Zugang zu neuen Erkenntnissen in den Lebenswissenschaften.

Allergiesensor Bildquelle: © CiS

2 x 2-Ausführung einer LED-Beleuchtungsmatrix. Als Träger dient dabei ein Photodiodenarray, mit dem die Lichtstärke jeder einzelnen LED überwacht werden kann.

Durch die einhergehende Miniaturisierung werden solche Anwendungen – die bisher großen Laborgeräten vorbehalten waren – auch in mobilen Kleingeräten umsetzbar. Dies eröffnet zahlreiche neue Möglichkeiten für die Qualitäts- und Sicherheitsüberwachung in z.B. medizinischen, pharmazeutischen Anwendungen oder entlang der Lebensmittelproduktionskette.

Ein Mehrkanal-Messkopf für Untersuchungen an Probenvolumina im Nanoliter-Bereich wird derzeit am CiS Forschungsinstitut im Rahmen des Europäischen Forschungsprojektes »SMARTER-SI« (GA-Nr. 644596) gemeinsam mit internationalen Partnern entwickelt. Das Prinzip beruht auf der Fluoreszenz- und Absorptionsmessung an einem Array aus verschiedenen Enzym-Pixeln.

Die nur wenige 100 µm durchmessenden chemisch sensitiven Pixel werden durch ein schaltbares Feld aus parallelen Strahlen analysiert, welches durch die Kombination von LED-Chips, mikrooptischen Linsenarrays und optischen Filtern erzeugt wird. Anhand der in Sekundenbruchteilen gemessenen Farbantwort der Enzym-Pixel sind der Nachweis und die Konzentrationsbestimmung verschiedener Substanzen möglich.

Im konkreten Fall werden damit verschiedene Allergene wie Eiweiße, Getreidemehle, Nüsse  sowie Toxine, wie Schimmelpilze in Lebens- und Futtermitteln analysiert. Das Konzept kann jedoch auch auf andere Anwendungen im Bereich der Mikrofluidik- oder ELISA-Analyse übertragen werden.