Mikrofluidischer Chip
Zellgenaue Untersuchung
Zelle ist nicht gleich Zelle und diese kleinen Unterschiede können große Auswirkungen haben: etwa Krebszellen die einer Chemotherapie gegenüber unempfindlich sind. Forschern ist es jetzt gelungen, einen Chip herzustellen, der die Manipulation und Analyse einzelner Zellen vereinfacht.
Individuelle Zellen in einer Masse anderer Zellen zu identifizieren ist ziemlich schwierig: Die Zellen müssen sortiert, festgehalten, in ein anderes Gefäß mit extrem geringem Volumen (<1 μl) überführt und anschließend molekular analysiert werden. Die Wissenschaftler von der University of Washington (Seattle, USA), der Iowa State University (Ames, USA) und dem Fred Hutchinson Cancer Research Center (Seattle, USA) setzen auf Mikrofluidtechnik, um diesen Analyseweg zu umgehen.
Alle notwendigen Schritte erfolgen zuverlässig auf einem speziell entwickelten Mikrochip unter Verwendung minimaler Reagenzienmengen und ohne die Zellen markieren zu müssen. Anders als bei herkömmlichen Mikrofluidchips werden weder komplexe Fabrikationstechniken noch Bauteile wie Ventile oder Mischer benötigt.
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Kleiner Chip für kleine Zellen
Der sogenannte Self-Digitization-Dielectrophoretic-Chip (SD-DEP-Chip) ist nur etwa so groß wie eine Münze und trägt zwei parallele Mikrokanäle, 50 μm tief, 35 μm breit und 3,2 cm lang, die über eine Vielzahl winziger Kämmerchen verbunden sind. Die Öffnungen der Mikrokammern sind nur 15 μm schmal. Je eine dünne Elektrode erstreckt sich über die Länge der Kanäle. Kanälchen und Kämmerchen werden mit einem Puffer gefüllt, eine elektrische Wechselspannung angelegt und die Probe in einen der Mikrokanäle gespült.
Zellen einfangen und analysieren
An den schmalen Eingängen zu den Kammern treten lokale Maxima des elektrischen Felds auf. Zellen, die hinein geraten, werden »gefangen«. Da die Öffnungen etwa so groß sind wie die Zellen, wird immer nur eine einzelne Zelle pro Kammereingang festgehalten. Durch Abstellen des Wechselstroms und Erhöhen der Fließgeschwindigkeit durch Injektion der für die spätere Analytik benötigten Reagenzien werden die Zellen in die Kammern gespült. Anschließend eingeleitetes Öl verschließt die Kammern. Die Zellen werden aufgelöst, die freigesetzten Nukleinsäuren vervielfältigt und können über ein Marker-Gen etwa als Leukämie-Zellen identifiziert werden.
Die Wissenschaftler veröffentlichen ihre Forschung im Fachmagazin Angewandte Chemie.
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