Biohybrid Systems

Das Fraunhofer IMS entwickelt hochsensitive Biosensoren für den spezifischen Nachweis von Biomolekülen.

Biohybrid Systems

Wir am IMS entwickeln hochsensitive Biosensoren für den spezifischen Nachweis von Biomolekülen.

Multisensor-Chip zur Messung von Glukose, Laktat, Zelldichte und pH
© Fraunhofer IMS

Multisensor-Chip zur Messung von Glukose, Laktat, Zelldichte und pH

Der sensitive und spezifische Nachweis von Enzymen, Proteinen, DNA oder anderen Biomolekülen ist für Anwendungen der nächsten Generation in den Bereichen Medizin, Life Science, Biotechnologie, Biohybrid Systems, Lebensmittel- und Umwelttechnik von großer Bedeutung.

Konventionelle diagnostische Nachweisverfahren erfordern viele manuelle Arbeitsschritte und müssen von qualifiziertem Personal in speziellen Laboren durchgeführt werden. Dadurch sind solche Verfahren zeitaufwendig und teuer. Hinzu kommt, dass die entsprechenden Messinstrumente oft sehr sperrig sind. Die hohe Nachfrage nach schnellen, kostengünstigen Alternativen und der enorme Fortschritt der Mikro- und Nanotechnologie, haben in den letzten Jahrzenten die Entwicklung von miniaturisierten Biosensoren stark vorantrieben.

Biosensoren bestehen aus einem biologischen Rezeptor, an den der nachzuweisende Analyt spezifisch bindet und ein Signalumwandler, der die Bindung in eine physikalische Messgröße umwandelt.

Am Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme (IMS) entwickeln wir im interdisziplinären Geschäftsfeld Biohybrid Systems hochsensitive Biosensoren, die spezifisch an die Anforderungen der Zielapplikation angepasst werden. Dabei entwickeln wir Biosensoren mit elektrischen, elektrochemischen, piezoelektrischen und optischen Signalumwandlern. Im Bereich der optischen Signalumwandler setzten wir u.a. die am Fraunhofer IMS entwickelten Einzel-Photonen Avalanche Dioden (engl., single-photon avalanche diodes (SPADs)) ein, um z. B. geringe Lichtintensitäten wie bei Chemolumineszenz-Reaktionen zu detektieren. Neben der Biosensor-Entwicklung liegt ein Arbeitsschwerpunkt in der Integration der Biosensoren in mikrofluidische Systeme (z. B. Lab-on-Chips (LoCs)) oder in Biohybrid Systems. Dies ist besonders interessant für kompakte Analysegeräte im Bereich der Point-of-Care (PoC) Anwendungen u.a. für den Bereich der »personalisierten Medizin«.

Schwerpunkte des Geschäftsfeld Biohybride Systeme sind Biosensoren für:

  • Die multiparametrische Überwachung (z. B. Glukose, Laktat, pH) von Zellkulturen in Bioreaktoren oder Organ-on-Chips
  • Fluoreszenz- und Chemolumineszenz-basierte Nachweissysteme (Einsatz von hochsensitiven SPADs)
  • Den Marker-freien Nachweis mittels Impedanzspektroskopie

Übersichtsseiten

Anwendungen

Das Fraunhofer IMS entwickelt kundenspezifische Biosensor-Systeme für Point-of-Care Anwendungen in der klinischen Diagnostik, der Lebensmittel- & Umweltanalytik.

Technologien

Erfahren Sie mehr über die beim Fraunhofer IMS am Geschäftsbereich Biohybrid Systems verwendete Technologie zur Entwicklung und Herstellung von Biosensor-Systemen.

 

Leistungen

Das Fraunhofer IMS bietet kundenspezifische Leistungen im Bereich Biohybrid Systems an.

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