08.02.2022

Module für die optische Diagnostik

Verbundprojekt Kodiak entwickelt Lab-on-Chip-Lösungen für sicheren medizinischen Einsatz.

Im zweijährigen Thüringer Verbundprojekt Kodiak entwickelt das CiS Forschungs­institut umfangreiche Montagemodule zur hybriden Verbindung von analogen und digitalen SPAD-Schaltkreisen mit mikro­optischen Komponenten, elektrischen Kontaktierungs­verfahren, Passivierungen und Packaging-Lösungen. Das CiS Forschungsinstitut ist im Verbundprojekt aktiv im Teilprojekt „Hybride Mikromontage von mikro­optischen Sensor­systemen zur Bild­gebung auf der Basis von Einzel­photonen“.

 

Abb.: Thüringer Verbund­projekt KODIAK (Symbolbild; Bild: Pixabay, CiS...
Abb.: Thüringer Verbund­projekt KODIAK (Symbolbild; Bild: Pixabay, CiS Forschungsinst.)

Lab-on-Chips (LOC) können viele diagnostische Verfahren eines großen Labors auf einer personal­ausweis­großen Karte durchführen. Damit werden Labortests jederzeit durchführbar, kostengünstig und beschleunigen medizinische Entscheidungen, beispielsweise beim Erkennen und Überwachung von Sepsis oder dem gefürchteten Zytokin-Freisetzungs­syndrom (cytokine release syndrome, CRS) als Begleiterscheinung von Krankheiten oder Immuntherapien. Hier kennzeichnen verschiedene, typische Biomarker im Blut einen entstehenden oder vorhandenen Endzündungs­prozess. Ein schneller, hochsensitiver und quantitativer Nachweis ist hier entscheidend für das Leben der Patienten.

Das Konsortium widmet sich dieser Aufgabe und zielt auf den parallelen Nachweis der Biomarker Interleukine 6 und 8, von Interferon-γ sowie dem Tumor­nekrose­faktor TNF-α in einem solchen mikro­fluidischen Lab-on-Chip. Das System beinhaltet mikro­fluidische, elektrische und optische Komponenten. Für die optische Diagnostik kommen hochempfindliche SPAD (Single Photon Avalanche Diodes) Arrays zum Einsatz, die Konzentrationen von Pikogramm pro Milliliter mittels Lumineszenz bestimmen können. Im Teilvorhaben „Hybride Mikro­montage von mikro­optischen Sensor­systemen zur Bildgebung auf der Basis von Einzel­photonen“ wird das CiS Forschungsinstitut innovative Montagetechniken für die hybride Integration der SPAD-Arrays mit den benötigten elektronischen, optischen und mikro­fluidischen Komponenten entwickeln und anwenden. Die daraus resultierende Packaging-Lösung stellt den ersten Schritt auf dem Weg der Systemintegration dar. Damit bildet das CIS Forschungs­institut die Schnittstelle zwischen Halbleiter-Waferprozess und der System­integration auf dem Chip.

Das Verbundprojekt des Thüringer Konsortiums X-FAB, MEOS, IMMS und CiS Forschungs­institut gehört zum Spezialisierungs­feld Gesundes Leben und Gesundheits­wirtschaft der RIS3 Strategie Thüringens. Es leistet einen Beitrag zur Vorbereitung einer grünen, digitalen und stabilen Erholung der Wirtschaft, inklusive Forschung und Entwicklung, die zu diesem Ziel oder zu einer Stärkung des Gesundheits­systems beiträgt. Das Vorhaben wird zudem durch EFRE-Mittel als Teil der Reaktion der Union auf die COVID-19-Pandemie (REACT-EU) unterstützt.

 

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