Heimdiagnose mit Chip und Smartphone

Krankheitserreger im Blut oder Toxine im Essen? Diese Fragen sollen Laien künftig schnell und einfach zuhause beantworten können. Dazu bräuchten sie lediglich ein Smartphone und einen speziellen Fluoreszenz-Chip, der zuvor per Tintenstrahldrucker bestückt wurde.

Bauchschmerzen nach dem Essen: Waren die Speisen verdorben oder liegt bspw. eine Glutenunverträglichkeit vor? Solche und ähnlich Fragen lassen sich bisher nur beim Facharzt klären. Künftig soll es reichen, das Smartphone samt eines kleinen Wegwerf-Chips zu zücken, einen Tropfen Blut auf den Chip zu geben und das Ergebnis wenige Minuten darauf in einer App abzulesen. Das ist zumindest die Vision der Forschern des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF in Jena. Die Chips soll es für verschiedenen Krankheiten geben, aber auch bspw. für den Nachweis von Toxinen in Lebensmitteln.

Auf dem Chip befinden sich kleine Kanäle. Die Fraunhofer-Forscher bestücken sie mit den nötigen Optiken. „Wir drucken eine Lampe sowie einen Photodetektor auf – und zwar über herkömmliche, nur leicht modifizierte Tintenstrahldrucker“, erläutert Falk Kemper, Wissenschaftler am IOF. Der Trick: Die Wissenschaftler nutzen Spezialtinte, die mit fluoreszierenden Polymeren oder Nanopartikeln versetzt ist.

Passgenaue Krankheitsmarker

Gibt man nun einen Tropfen Blut des Bauchschmerzgeplagten hinauf, wird dieser durch die winzigen Kanäle sowohl mit speziellen Ankermolekülen als auch mit Fluoreszenzfarbstoffen zusammengebracht. Soll der Chip bspw. Zöliakie aufdecken, passen ausschließlich die Zöliakie-Krankheitsmarker an diese Anker – alle anderen Moleküle werden weitergeschwemmt. Die Fluoreszenzfarbstoffe hängen sich wiederum ganz oben an den Turm aus Anker und Krankheitsmarker. Sie passen ebenfalls nur an die speziellen Krankheitsmarker. Die gedruckte Lampe regt nun die Farbstoffe zum Leuchten an. Registriert der Photodetektor Fluoreszenzlicht, ist der Krankheitsmarker vorhanden – der Betroffene leidet an Zöliakie. Ist er hingegen nicht von der Zöliakie betroffen, bleibt der Chip dunkel.

Bislang ist für solche Fluoreszenzuntersuchungen ein vergleichsweise großer und vor allem teurer Aufbau notwendig. Mit dem Druck per Tintenstrahler entwickeln die Forscher ein kostengünstiges Verfahren, um Fluoreszenzsensoren schnell und kostengünstig herzustellen. Es ist materialsparend und ressourcenschonend. Zudem lassen sich die Chips sowohl einzeln als auch in Massen über das Rolle-zu-Rolle-Verfahren kostengünstig drucken.

Auf der Messe Compamed vom 13. bis 16. November in Düsseldorf stellen die Forscher das Verfahren sowie erste Prototypen der Fluoreszenzsensoren vor.

© Foto Fraunhofer IOF / Labor im Taschenformat: Mithilfe der neu entwickelten druckbaren Fluoreszenzsensoren sollen sich künftig schnell und einfach Krankheitsindikatoren im Blut nachweisen lassen.