BiosensorChip – Erforschung eines Mikrofluidik-Chip-basierten, elektro-chemischen Biosensor-Systems zur selektiven Detektion von bakteriellen extrazellulären Vesikeln

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Andreas Blaeser; Stefan Momma, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Mikrobiologie und Mykologie, Hygiene, Molekulare Infektionsbiologie ; Biomaterialien ; Biomedizinische Systemtechnik ; Medizinische Physik, Biomedizinische Technik
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 564094889

Das Projekt BiosensorChip befasst sich mit der Ergründung eines durch 2D und 3D-Drucktechnologien hergestellten Mikrofluidik-Chip-basierten elektro-chemischen Biosensor-Systems zur selektiven Detektion von bakteriellen extrazellulären Vesikeln. Die Erforschung zur Kommunikation zwischen Bakterien und Wirten beschränkte sich bisher hauptsächlich auf die direkte Interaktion von Bakterien und Wirtszellen bzw. die Übertragung von bakteriellen Metaboliten und Biomolekülen. Mehrere wichtige Funktionen der Darmmikrobiota für die Wirtsphysiologie, z.B. die Ausbildung des Immunsystems, lassen sich jedoch so nur schwer erklären, da die Mikroben normalerweise im Darmlumen verbleiben. Zunehmende Hinweise deuten auf ein alternatives Kommunikationssystem hin, bei dem funktionelle Moleküle von Bakterien auf ihren Wirt ohne direkten Zell-Zell-Kontakt über bakteriell erzeugte extrazelluläre Vesikel (EV) übertragen werden können. Die Isolierung und Analyse von mikrobiellen äußeren Membranvesikeln aus dem Blut oder anderen Körperflüssigkeiten ist daher eine der wichtigsten Aufgaben bei der Entwicklung von Diagnosemöglichkeiten und zum Verständnis von Krankheiten, die das Mikrobiom betreffen. Aktuelle Technologien zur Isolierung beruhen dabei jedoch oft auf den physikalischen Eigenschaften der EVs. Dies bedeutet oftmals technisch anspruchsvolle, zeitaufwendige und vor allem zwischen den Laboren schwer vergleichbare Methoden, die zudem oftmals an den geringen Konzentrationen der EVs scheitern. An dieser Stelle setzt das vorliegende Forschungsvorhaben an, in dem ein Mikrofluidik-Chip mit integrierter Biosensor zur Detektion und Selektion von extrazellulären Vesikeln untersucht wird. Ziel ist die Etablierung einer sensitiven und zugleich kostengünstigen Forschungsplattform für die Untersuchung von EVs im Blutplasma zu schaffen. Diese erlaubt einerseits eine breitere Forschung in diesem Feld und bietet andererseits erstmalig die Möglichkeit Änderungen von EVs im Plasma in Abhängigkeit von Erkrankungen zu untersuchen. Die im Rahmen des Vorhabens gewonnenen Erkenntnisse liefern einen wichtigen Beitrag zur zukünftigen Erforschung von extrazellulären Vesikeln im menschlichen Blut unter verschiedenen pathologischen Bedingungen und zur Ergründung wie EVs physiologische und pathologische Vorgänge im Körper prägen. Im Bereich der Medizin und Pharmaforschung ergeben sich hierdurch sowohl neue Impulse für die therapeutische Grundlagenforschung als auch vielversprechende diagnostische Translationsmöglichkeiten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen