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Projekt
Lab-in-a-Tube: Nichtlineare dielektrische Spektroskopie für multiparametrische Bioanalytik
Antragstellerinnen / Antragsteller
Dr. Daniil Karnaushenko; Dr. Mariana Medina Sánchez
Fachliche Zuordnung
Mikrosysteme
Förderung
Förderung von 2018 bis 2023
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 411865392
Zur Identifikation, Quantifizierung und Analyse von biologischen Proben, der Diagnose des Gesundheitszustandes oder die akkurate Beurteilung von Pharmazeutika gab es in der Vergangenheit zahlreiche Ansätze und Ideen. Die meisten bioanalytischen Systeme beruhen hierbei auf der Verwendung von Labels und/oder der Anreicherung von Probenmaterial, welche jedoch komplizierte und kostenintensive Geräte und Prozesse erfordern. Hiermit schlagen wir die Entwicklung einer neuen Klasse von labelfreien Mikrotransducern für nichtlineare, dielektrische Spektroskopie vor, die in der Analyse des Aktivierungsprozesses von immunologischen Zellen im Krankheitsverlauf von multipler Sklerose angewendet werden können. Durch die Verwendung aufgerollter mikrotubularer Kondensatoren, welche in Mikrokanäle integriert werden, können vereinfachte Probenhandhabung und ein erhöhter Durchsatz realisiert werden. Diese, mit mehreren Windungen gerollten, Kondensatoren werden durch Abstandshalter definierte multiple Kanäle enthalten, welche die Kontaktfläche und somit die Sensitivität dieser Detektoren signifikant erhöhen. Das System ermöglicht die Detektion intrinsischer Eigenschaften biologischer Proben wie beispielsweise Leitfähigkeit, Permeabilität und Größenänderung bei externer Stimulation (z.B. Pharmazeutika, elektrische/magnetische Felder). Aufgrund der Wechselwirkung der Probe mit dem angelegten elektrischen Feld mit Frequenzen zwischen 100 MHz und 100 GHz wird die Unterscheidung zwischen extra- und intrazellulären molekularen Veränderungen sowohl mit hoher Selektivität als auch Sensitivität ermöglicht. Durch die Auswertung der linearen und nichtlinearen Merkmale der so erhaltenen Spektren wird schließlich ein umfassenderes Verständnis für die im Krankheitsverlauf von multipler Sklerose auftretenden biologischen Phänomene ermöglicht. Dieses Verständnis ist unerlässlich für die Entwicklung personalisierter, effektiver Behandlungen.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
