Forscher machen Antiviren-Chip besser und billiger

Das medizinische "Mikrolabor" der Brigham Young University funktioniert wie ein Münzsortierer. Es kann kleinste Virenkonzentrationen aufspüren. Die Herstellungskosten sind geringer als bei vergleichbaren Chips.

Ein Entwicklerteam der Brigham Young University (BYU) hat ein medizinisches Virenlabor entwickelt, das auf einem Mikrochip Platz hat. Es soll nicht nur klein sein sowie bestimmte Viren und Proteine auch in kleinsten Konzentrationen zuverlässig erkennen, es ist auch noch vergleichsweise billig.

Die Erfindung, die in der Fachzeitung „Lab on a Chip“ vorgestellt wird, funktioniert wie ein mikroskopisch kleiner Münzsortierautomat. Flüssigkeiten laufen über den Chip und treffen dabei auf eine Wand, in der sich ein Schlitz befindet. Dieser Schlitz ist eine Winzigkeit kleiner als die Partikel, nach denen man suchen möchte. Die gesuchten Partikel stauen sich also vor der Wand, wo man sie mit einer Spezialkamera sehen kann.

Durch diese Technik ist es egal, wie groß die zu untersuchende Probe oder die Konzentration des gesuchten Virus ist. Es geht nur um die Größe der Partikel, nicht um deren Anzahl. Das soll nach Angaben der Forscher eine wesentlich frühere Erkennung von Viren ermöglichen.

„Die meisten Tests, die man an die Hand bekommt, sind recht ungenau, wenn man nicht gerade eine wirklich hohe Konzentration eines Virus vorfindet“, sagt Aaron Hawkins, Professor für Elektro- und Computertechnik an der BYU und Leiter der Chip-Entwicklung. „Eines der Ziele der „Chip-Labor“-Community ist es, auch noch einzelne Partikel messen zu können, die durch eine Röhre oder einen Kanal fließen.“

Die Kosten für einen kleinen und ausreichend empfindlichen Chip mit Nano-Bauteilen gehen normalerweise in die Millionen. Die BYU-Gruppe will die Kosten dadurch senken, dass sie mit einer einfacheren Maschine zuerst eine zweidimensionale Form im Mikrometer-Bereich formen. Diese Dimension ist um das Tausendfache größer als der Nanometer-Bereich. Anschließend wird eine 50 Nanometer dünne Metallschicht auf den Chip aufgetragen und eine Glasschicht, die mit Hilfe von Gasen platziert wird. Eine Säure wäscht dann das Metall von dem Chip, wodurch die Schlitze im Glas entstehen, in denen sich später die Viren verfangen sollen.

Hawkins erklärt, dass sein Team jetzt daran gehen wird, Chips mit mehreren, immer schmaler werdenden Schlitzen zu produzieren. Mit ihnen könne man in ein und derselben Probe nach Partikeln von unterschiedlicher Größe suchen. So sei recht einfach zu erkennen, welche Proteine oder Viren vorhanden sind. Man müsse sich nur ansehen, vor welchen Schlitzen sich Partikel gestaut hätten.

Nach Angaben der Forscher kann ihr Chip nicht nur bei der Erkennung von Viren und Proteinen nützlich sein. David Belnap, Chemiedozent und Mitautor des Berichts, sagt, dass ein Chip wie der des BYU auch die Forschung beschleunige. Das Minilabor könne nämlich auch hochreine Proben liefern, wie sie für die Untersuchung von Viren und Virenverhalten erforderlich seien.

BYU-Professor Aaron Hawkins hält das Virenlabor-on-a-Chip in den Fingern (Bild: Mark A. Philbrick, Brigham Young University).
BYU-Professor Aaron Hawkins hält das Virenlabor-on-a-Chip in den Fingern (Bild: Mark A. Philbrick, Brigham Young University).

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