Holografietechnik für Molekülnachweise - Photonik

Holografietechnik für Molekülnachweise

Eine vereinfachte Analysemethode, die auf Lichtbeugung an Molekülen auf einem kleinen Chip basiert, kann zur hochparallelen medizinischen Diagnostik eingesetzt werden.

Bild: Gatterdam et al. / Nature Nanotechnology 2017
Laserlicht breitet sich in einem Dünnschicht-Wellenleiter aus und wird – falls die zu untersuchenden... mehr...

Wissenschaftler der ETH Zürich und von Roche entwickelten ein neues molekulares Testverfahren mit Laserlicht, dass auf dem "Schlüssel-Schloss"-Prinzip beruht. Um beispielsweise ein bestimmtes im Blut gelöstes Protein zu bestimmen, muss es an einen passenden Antikörper andocken. Während in etablierten immunologischen Testverfahren der „Schlüssel im Schloss“ mit einem zweiten, farbig markierten „Schlüssel“ sichtbar gemacht wird, ist dieser Schritt im neuen Verfahren nicht mehr nötig.

Die Forscher nutzen dazu einen Chip mit einer speziell beschichteten Oberfläche aus kleinsten kreisförmigen Punkten, die ein bestimmtes Streifenmuster aufweisen. Ein fragliches Molekül haftet sich an die Streifen, jedoch nicht an die Zwischenräume. Wird nun Laserlicht an der Chipoberfläche entlanggeführt, wird dieses aufgrund der speziellen Anordnung der Moleküle im Muster gebeugt und auf einen Punkt unterhalb des Chips gebündelt, der ohne das Molekül nicht auftreten würde.

Die Wissenschaftler nennen das Streifenmuster „Mologramm“ (molekulares Hologramm), die neue Diagnosetechnik „fokale Molografie“. Der Lichtpunkt ist ein Effekt des Zusammenspiels von hunderttausenden von Molekülen in ihrer speziellen Anordnung. Wie bei einem Hologramm wird dabei der Wellencharakter des Laserlichts gezielt genutzt. In der derzeitigen Ausführung messen 40 Mologramme auf einem Chip dasselbe Molekül. In Zukunft könnte es allerdings möglich werden, 40 oder noch mehr unterschiedliche Biomarker gleichzeitig zu messen. Die Methode ist wesentlich schneller als bisherige, auf dem Schlüssel-Schloss-Prinzip beruhende Analysemethoden und kann daher sogar für Echtzeitmessungen genutzt werden.

Beispielweise lässt sich untersuchen, wie schnell sich ein biochemisches Molekül an ein anderes heftet. Die Qualitätskontrolle bei der Trinkwasseraufbereitung oder die Prozessüberwachung in der biotechnologischen Industrie wären weitere Anwendungen. Sie eignet sich zudem sehr gut zur Messung von Proteinen in Blut oder anderen Körperflüssigkeiten. Die Wissenschaftler rechnen damit, dass dank dieser Technologie künftig mehr Laboruntersuchungen direkt in Arztpraxen statt in spezialisierten Labors durchgeführt werden oder Patienten die Technik in ferner Zukunft sogar zu Hause benutzen.

www.ethz.ch

 
© photonik.de 2017
Alle Rechte vorbehalten

XING

Folgen Sie PHOTONIK auch auf XING

Aktuelle Ausgabe
Cover
Ausgabe 05/2017

Aktuelle Ausgabe BioPhotonik

BioPhotonik 02/2017

Weitere Titel

Photonik ist Fachorgan für:

Termine

23.11.2017 - 23.11.2017
Laserstrahlschweißen von Kunststoffen
Details »
27.11.2017 - 28.11.2017
Erster Internationaler UV-WORKshop
Details »
28.11.2017 - 28.11.2017
Time-of-Flight Technologie in der Praxis
Details »
28.11.2017 - 29.11.2017
Licht- und Displaymesstechnik in Theorie und Praxis
Details »
28.11.2017 - 29.11.2017
Optikbeschichtung entlang der Prozesskette
Details »