https://bodybydarwin.com
Slider Image

Dieses billige und einfache Lab-on-a-Chip-Verfahren könnte Leben retten

2020

Vom Erkennen von Brustkrebs bis zum Screening auf HIV hängt das Überleben einer schweren Krankheit von der Früherkennung ab. Wenn regelmäßige Tests nicht verfügbar sind, gehen Leben verloren. Die Früherkennung erfordert jedoch häufig teure Laborgeräte und Spezialschulungen, die in vielen Teilen der Welt nicht so einfach durchzuführen sind. Laut der Weltgesundheitsorganisation hat Brustkrebs - die häufigste Krebsart bei Frauen - eine Überlebensrate, die in einkommensstarken Ländern etwa doppelt so hoch ist wie in einkommensschwachen Ländern.

"Es wurde im Wesentlichen betont, dass wir Zugang zu frühen Diagnosetools haben müssen", sagte Rahim Esfandyarpour, ein technischer Mitarbeiter am Stanford Technology Center.

Esfandyarpour und ein Forscherteam der Stanford University School of Medicine bemühten sich darum, etwas dagegen zu unternehmen. Sie haben ein Diagnoselabor auf einem Chip entwickelt, das kostengünstig hergestellt und mit Ihrem herkömmlichen Tintenstrahldrucker hergestellt werden kann.

Ein Lab-on-a-Chip ist ein Gerät, das mehrere Laborfunktionen - wie die DNA-Analyse - auf einem einzelnen Chip mit einer Größe von wenigen Millimetern bis wenigen Zentimetern vereint. Wie ein Mikrochip ist es ein integrierter Schaltkreis - obwohl der von Esfandyarpour dafür ausgelegt ist, Körperflüssigkeiten zu bewerten und zu analysieren, und keine mathematischen Berechnungen vornimmt.

Das Konzept eines Lab-on-a-Chip ist nicht neu. Seit mehr als 20 Jahren arbeiten Forscher daran, komplexe Laborprozesse zu verkleinern.

"Das Entwerfen der Diagnoseplattform für die Entwicklungsländer erfordert jedoch andere Überlegungen", sagte Esfandyarpour.

Erstens sollte es ohne viel Erfahrung einfach zu bedienen sein, da es in ländlichen Kliniken möglicherweise an Mitarbeitern mangelt, die über umfangreiche medizinische Ausbildung verfügen. Es sollte anpassungsfähig sein und auf mehr als eine Krankheit getestet werden können. Und schließlich sollte es billig sein, die geringe Finanzierung und die bescheidene öffentliche Gesundheitsinfrastruktur in einigen Entwicklungsländern zu berücksichtigen.

Um dies zu erreichen, entwickelten Esfandyarpour und sein Team ein zweiteiliges System. Die erste ist eine klare Mikrofluidikkammer aus Silikon. Die Kammer ist eine durchsichtige Folie, in die kleine Mengen der Testprobe (Blut oder andere Zellen) gegeben werden. Bei anderen Labor-on-a-Chip-Geräten wird der Siliziumchip mit Designs geätzt. In der Version von Esdandyarpour bleibt der Chip leer. Hier kommt der zweite Teil des Systems ins Spiel: Mit Nanopartikel-Tinte prägen Mitarbeiter im Gesundheitswesen ein Schaltungsdesign auf ein Stück flexiblen Kunststoff, das nur einen Cent kostet. Nanopartikel-Tinte klingt vielleicht originell, ist aber häufig in Schaltkreis-Zeichnungssets für Kinder enthalten.

Wenn die Silikonkammer auf den Kunststoffstreifen gelegt wird und ein elektrisches Feld an die gedruckte Schaltung angelegt wird, werden die in der Mikrofluidkammer befindlichen Zellen in Abhängigkeit von ihrer "Polarisierbarkeit" und ihrer Fähigkeit zur Trennung in verschiedene Richtungen gezogen in positive und negative Ladungen.

Wie sich die Zellen genau verhalten, hängt davon ab, welche Arten von Zellen sich in der Kammer befinden - Krebszellen verhalten sich beispielsweise anders als gesunde Zellen - und davon, welches Design auf den elektronischen Streifen gedruckt wird. So könnte beispielsweise ein Streifenmuster auf Brustkrebs untersucht werden, während ein anderer AIDS entdeckte. Techniker müssten die Entwürfe nicht unbedingt selbst erstellen. Wenn die Idee aufbricht, können sie einfach zuvor erstellte Designs über eine vorhandene Vorlage drucken. Und weil das System berührungslos ist, kann jeder elektronische Streifen wiederverwendet werden. Zusätzlich zu den klinischen Anwendungen in armen Ländern gibt der Chip Forschern mit knappen Budgets die Möglichkeit zu experimentieren.

"Es gibt Ihnen die Freiheit, es nicht nur für die Diagnose, sondern auch für die Grundlagenforschung und angewandte Forschung zu verwenden", sagte Esfandyarpour.

Geschenke, die mit zunehmendem Alter besser werden

Geschenke, die mit zunehmendem Alter besser werden

Staub, Meteoriten, kosmische Strahlung und alles andere, was den Tesla derzeit im Weltraum zerstört

Staub, Meteoriten, kosmische Strahlung und alles andere, was den Tesla derzeit im Weltraum zerstört

Bericht: Iran baute eine Lenkwaffe in den Körper einer Drohne für Rebellen im Jemen

Bericht: Iran baute eine Lenkwaffe in den Körper einer Drohne für Rebellen im Jemen