Microarray-Chips zur klinischen Diagnostik
Laserpulse „drucken“ Proteinproben Mikrometer-genau auf das Trägermaterial und ermöglichen so bessere medizinische Analysen.
Für Microarray-Chips werden zu Diagnosezwecken minimale Mengen an Biopsiematerial, zum Beispiel aus Tumorzellen eines Patienten, auf eine Oberfläche aufgetragen. Oft kann man nur eine kleine Menge des relevanten Zellmaterial gewinnen, was den Umfang der Untersuchungsmöglichkeiten einschränkt. Üblicherweise werden die Chips mit Mikrodispensersystemen hergestellt. Diese Druckersysteme funktionieren ähnlich wie ein Tintenstrahldrucker. Bei vielen für die Analyse wichtigen Proteinen, wie beispielsweise Immunglobulinen, verstopft jedoch der Druckkopf schnell. Der Prozess muss gestoppt und der Druckkopf gereinigt oder ausgetauscht werden.
Abb.: Laserbasiertes Desktop-System Protoprinter. (Bild: Fraunhofer ILT)
Im Rahmen des Innonet-Projekts Protoprint haben Forscher des Fraunhofer ILT in Zusammenarbeit mit der GeSiM Gesellschaft für Silizium-Mikrosysteme mbH ein laserbasiertes Desktopsystem zur Herstellung von Protein-Microarray-Chips entwickelt. Im Gegensatz zur herkömmlichen Drucktechnik überträgt dieses System alle Proteine in kleinsten Mengen punktgenau auf das Trägermaterial.
Der Druckprozess funktioniert folgendermaßen: Über dem Microarray befindet sich ein Glasobjektträger mit dem Biopsiematerial auf der Unterseite und einer zwischengelagerten Absorberschicht aus Titan. Ein gepulster Laserstrahl wird auf die Absorberschicht fokussiert, dabei wird die Titanschicht verdampft und das Probenmaterial durch den entstehenden Vorwärtsimpuls auf das Microarray übertragen.
Abb.: PDMS - Übertragung mit dem Protoprinter. (Bild: Fraunhofer ILT)
Dieses laserbasierte Verfahren kommt ohne Druckkopf aus und kann deswegen alle relevanten Proteine übertragen. Es entfallen auch die bei Druckköpfen typischen Totvolumina, wie sie beispielsweise durch Zuleitungen entstehen. Die benötigte Ausgangsmenge des wertvollen Biopsiematerials sinkt drastisch. Darüber hinaus erlaubt der Protoprinter Spotgrößen von 10 bis 300 Mikrometer. Somit können bis zu 500.000 Proteinspots auf eine nur daumennagelgroße Fläche aufgebracht werden, wodurch eine sehr hohe diagnostische Dichte erreicht werden kann.
Derzeit wird der Protoprinter zur Herstellung künstlicher hämatopoetischer Stammzellnischen weiterentwickelt. Dabei legen die Aachener Forscher besonderes Augenmerk auf die Integration eines automatisierten, kameragestützten Erkennungsprozesses. Dieser hat die Aufgabe, eine gezielte Übertragung von Zellen oder Substanzen zu ermöglichen. Der Druckprozess soll so optimal kontrolliert werden können.
Fraunhofer ILT / PH
