Biomedizinische Sensorplattform auf Basis eines optischen Mikroresonatorarrays

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Andreas Ostendorf
• Fachliche Zuordnung: Mikrosysteme ; Messsysteme
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 235490255

Im Rahmen dieses Projektes soll eine innovative Mikrosensorplattform entwickelt und getestet werden, welche die hohe Sensitivität optischer Mikroresonatoren auf einfache Weise mit der Selektivität biochemischer Prozesse verbindet, wie dies etwa bei Antigen-Antikörperreaktionen der Fall ist. Die Sensorplattform setzt sich aus dem austauschbaren Sensorchip und der Ausleseeinheit zusammen. Der Sensorchip besteht aus einem Array von optischen Mikroresonatoren geringfügig unterschiedlicher Größe, welche mit einer selektiven Schicht versehen sind. Werden diese Mikroresonatoren mit Laserlicht beleuchtet, so sind einige Partikel, abhängig von dem Verhältnis zwischen Partikeldurchmesser und gewählter Wellenlänge, in Resonanz. Andere sind nur teilweise oder gar nicht in Resonanz. Sie leuchten daher unterschiedlich stark. Dadurch entsteht ein charakteristisches Helligkeitsmuster. Änderungen an der Oberfläche der Resonatoren, z.B. durch Anlagerung von Substanzen, führen ebenfalls zu einer Veränderung der Resonanzeigenschaften. Die spezifische Beschichtung sorgt für eine selektive Anlagerung des Analyten. Durch die dadurch verursachte Änderung des Helligkeitsmusters lässt sich der Analyt nachweisen. Zur Anregung wird ein Laser mit fester Frequenz verwendet. Der bisher notwendige Einsatz eines durchstimmbaren Lasers entfällt. Das entstehende Muster wird dann in der Ausleseeinheit mit Hilfe einer CCD-Kamera aufgezeichnet und in einem angeschlossenen PC weiterverarbeitet. Die Leistungsfähigkeit dieser neuen Methode, wie z.B. Detektionslimit und Temperaturempfindlichkeit, des Sensors sollen am Beispiel des Stoffpaars Streptavidin (als Beschichtung) und Biotin (als Analyt) untersucht werden. Mit dieser Plattform sollte es möglich sein, Stoffmengen zum Beispiel Biotin im Bereich von 1nM zu detektieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Person: Professor Dr. Gustav Schweiger