Eine ultrasensitive, kostengünstige, rasche Detektion von Biomolekülen – das verspricht ein Sensor, der am Forschungszentrum Mikrotechnik entwickelt wurde. Mögliche Anwendungen reichen von der medizinischen Diagnostik bis zum Nachweis von Umweltgiften. In einem laufenden Forschungsprojekt (µROX) wird in Kooperation mit der Medizinischen Universität Wien und der Universität Freiburg an einer medizinischen Anwendung des Biosensors geforscht.

microRNA als Biomarker für Krebs
Ziel des Projektes ist die Detektion von microRNA (nicht-kodierende RNA) zur Diagnose eines aggressiven Gehirntumors bei Kleinkindern. Ein erhöhter Level von microRNA steht in Zusammenhang mit dem Wiederkehren des Tumors. Im Gegensatz zu konventionellen Methoden reichen für den an der FH Vorarlberg entwickelten Biosensor sehr geringe Probenvolumina. Dadurch könnten häufiger Messungen der microRNA Levels durchgeführt werden. Dies würde eine frühzeitige Diagnose des Tumors ermöglichen.

Die Detektion von microRNA (Länge: ca. 10 Nanometer) folgt einem biochemischen Protokoll, um die Selektivität der Sensoroberfläche sicherzustellen: Im ersten Schritt wird eine „Fänger-DNA“ (blau im Bild) auf die Elektrodenoberfläche aufgebracht. Im zweiten Schritt dann die Blutprobe, die die microRNA enthält. Da die „Fänger-DNA“ aus der exakt komplementären Basenpaarung besteht, kann ausschließlich die gesuchte microRNA (rot im Bild) an diese binden. Die Bindung von Biomolekülen (z.B. DNA, microRNA) an der Elektrodenoberfläche führt zu einer messbaren Änderung der Impedanz (Wechselstromwiderstand) zwischen den Elektroden.

Kleinere Elektrodenabstände erhöhen Sensitivität
Wie in Vorversuchen gezeigt werden konnte, spielt der Elektrodenabstand bei der Sensitivität eine entscheidende Rolle: In den ersten Versuchen zur Bindung der „Fänger-DNA“ (blau im Bild) wurde festgestellt: je kleiner der Elektrodenabstand, umso größer die Signaländerung. Diese Ergebnisse lassen auf eine ähnlich erhöhte Sensitivität für die Bindung der microRNA schließen.

Folgeprojekt geplant
Die Ergebnisse wurden auf der Konferenz „EUROSENSORS“ in Graz präsentiert. In einem Folgeprojekt soll weiter an der Detektion von microRNA geforscht werden.

Darüber hinaus bietet der Sensor, je nach Funktionalisierung (chemische Eigenschaften der Oberfläche), zahlreiche weitere Anwendungsmöglichkeiten.

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Copyright: Forschungszentrum Mikrotechnik, FH Vorarlberg

Kontakt für interessierte Unternehmen:

Elisabeth Kostal, MSc.
Projektmitarbeiterin im Bereich Sensorik

+43 5572 792 7205
elisabeth.kostal@fhv.at

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