Point-of-Care Diagnostik von Infektionskrankheiten

Point-of-Care Device für den diagnostischen Nachweis des humanen Respiratorischen Synzytial-Virus (RSV) bei Neugeboren

Biosensorik für die Point-of-Care (PoC) Infektionsdiagnostik

Das Fraunhofer IMS hat im Rahmen eines EU-Projektes einen massensensitiven MEMS Biosensoren für den Point-of-Care (PoC) Nachweis des humanen Respiratorischen Synzytial-Virus (RSV) bei Neugeboren entwickelt.

Massensensitiver MEMS-Biosensor
© Fraunhofer IMS

Massensensitiver MEMS-Biosensor für den Nachweis von Biomolekülen

Explosionszeichnung  des massesensitiven MEMS-basierten Biosensors
© Fraunhofer IMS

Explosionszeichnung des massesensitiven MEMS-basierten Biosensors

Topographie des BioMEMS mit Interdigitalelektroden zum Anregen der piezoelektrischen Membran
© Fraunhofer IMS

Topographie des BioMEMS mit Interdigitalelektroden zum Anregen der piezoelektrischen Membran

Im Rahmen des Horizont 2020 Programms der Europäischen Union (EU) »Health, demographic change and well-being« wurde im Projekt PoC-ID ein kompaktes Point-of-Care (PoC) Testsystem für den schnellen, einfachen und kostengünstigen Nachweis des humanen Respiratorischen Synzytial-Virus (RSV) bei Neugeborenen entwickelt. RSV-Infektionen mit schwerem Verlauf sind eine häufige Ursache für die stationäre Behandlung Neugeborener und spielen im klinischen Alltag, gerade im Winterhalbjahr, eine bedeutende Rolle. Für eine erfolgreiche Behandlung ist es entscheidend, frühzeitig die Infektionsursache des Patienten zu identifizieren, aber auch eine möglichst belastbare Aussage zur voraussichtlichen Schwere des Krankheitsverlaufs treffen zu können. Die heutige Labordiagnostik erlaubt zwar den Nachweis des RSV bei Patienten und auch die Messung weiterer Parameter, die für die Einschätzung des weiteren Krankheitsverlaufs nötig sind, benötigt jedoch aufwändige, zeitraubende und teure Arbeitsschritte in speziellen Laboren. Außerdem müssen alle Parameter einzeln bestimmt werden, was zu weiterem Aufwand und größeren Probenmengen führen kann.

Der neuartige Ansatz des Projektes PoC-ID bestand darin, die relevanten Parameter zur Einschätzung einer RSV-Infektion zusammengefasst mit einem einzelnen Test einfach und schnell in einer nasalen Abstrichprobe zu bestimmen. Für den Nachweis entwickelte das Fraunhofer IMS zusammen mit Projektpartnern einen massesensitiven, mikroelektromechanisches System (MEMS)-basierten PoC-Biosensor. Dieser besteht aus einem Siliziumchip, der in seiner Mitte eine wenige Mikrometer-dünne Membran besitzt, die mit Hilfe einer piezoelektrischen Schicht in Schwingungen versetzt wird. Die Ein- und Auskopplung der Schwingung erfolgt über zwei Interdigitaltransducers (IDTs). Die Membran ist mit Fängermolekülen beschichtet, die spezifisch bestimmte Entzündungsmarker (Chemokine) oder Virusproteine aus der Probe binden. Die Bindung führt zu einer Massezunahme und damit einhergend zu einer Verschiebung der Eigenfrequenz der Membran des PoC-Biosensors. Zusammen mit einer integrierten Fluidik ist dieser für den Einweggebrauch und somit für die PoC-Anwendung ausgelegt.

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