TH Wildau startet Forschungsprojekt zu photonischen Biosensoren
13. August 2019 | Blick ins Labor

TH Wildau startet Forschungsprojekt zu photonischen Biosensoren

Angewandte Grundlagenforschung auf dem Gebiet der photonischen Sensoren soll Rettungskräften schnelle Herzinfarktdiagnosen ermöglichen.

Eine Forschungsgruppe der TH Wildau arbeitet derzeit an einer kleinen Revolution in der Medizintechnik. In einigen Jahren sollen Notärzte vielleicht schon in der Lage sein, direkt am Ort eines Rettungseinsatzes festzustellen, ob ein Patient einen Herzinfarkt erlitten hat. Derzeit ist bei einem Anfangsverdacht immer noch die Fahrt ins Krankenhaus notwendig. Ein neuartiger Mikrochip mit einem photonischen Biosensor könnte bald Abhilfe schaffen.

TH Wildau startet BioPIC

Dazu hat das Team um Dr. Patrick Steglich und Prof. Sigurd Schrader an der TH Wildau das Forschungsprojekt „BioPIC“ gestartet. Das Projekt ist von der EU gefördert und in einer Partnerschaft mit dem IHP – Leibniz-Institut für innovative Mikroelektronik sowie der Bundesanstalt für Materialforschung und –prüfung (BAM) entstanden.

Projektleiter Steglich erläutert seine Arbeit: „Wir machen hier an der TH Wildau angewandte Grundlagenforschung. Unser Ziel ist es, einen siliziumbasierten Halbleiterchip zu entwickeln, auf dem sich ein photonischer Biosensor befindet, der eine schnelle und präzise Analyse verschiedener Substanzen ermöglicht.“

Das Stichwort ist Miniaturisierung: Der photonische Biosensor auf dem Chip untersucht mit einem für das menschliche Auge unsichtbaren Lichtstrahl die Zusammensetzung eines aufgetragenen Flüssigkeitstropfens. Das heißt, der Chip ersetzt ein ganzes Labor, was in der Wissenschaft als Lab-On-A-Chip bezeichnet wird. Und tatsächlich ist das Team schon recht weit in der Entwicklung fortgeschritten.

Verbesserte Diagnose vor Ort

Die erste industrielle Anwendung, auf die Steglich aufmerksam macht, ist die besagte Herzinfarktdiagnose. Denn aufgrund der wenig eindeutigen Beschwerden ist es oft schwierig, einen Herzinfarkt an Ort und Stelle zu erkennen. Sichere Diagnosen ergeben sich erst durch eine Elektrokardiografie (EKG) oder durch einen Labornachweis erhöhter Troponin-Werte im Blut.

Die Substanz Troponin, die bei einem akuten Herzinfarkt im Blut zu finden ist, könnte auch Teil der Lösung sein. Bisher mangelt es aber an Geräten, die eine Vor-Ort-Analyse (Point of Care) ermöglichen. Mit einem solchen Chip, wie ihn Steglich und sein Team derzeit entwickeln, ließe sich ein derartiges Gerät herstellen.

Ein Blutstropfen genügt

Ein kleiner Blutstropfen soll es Rettungskräften und Hausärzten dann ermöglichen, das Blut einer Patientin oder eines Patienten bereits vor Ort auf bestimmte Substanzen zu untersuchen - ohne aufwendige Labortests. Von der geringen Probenmenge können vor allem Risikopatienten wie Bluter (Hämophilie) profitieren.

Dabei ist die Medizintechnik nur eine der vielen naheliegenden Anwendungsmöglichkeiten für die Chips mit phontonischen Biosensoren, weitere fänden sich in der Lebensmitteldiagnostik, der Umweltüberwachung und dem Veterinärbereich.

Letzte Hürden

Vor der Industriereife müssen aber noch einige Schwierigkeiten genommen werden. „Die Position des Sensors auf der überfüllten und wasserempfindlichen Vorderseite des Chips macht die Handhabung noch unpraktisch“, bemerkt Steglich. Die Projektidee besteht nun darin, den Sensor auf die Rückseite des Chips zu transferieren. So ließe sich viel leichter eine industrietaugliche Anwendung herstellen.

An einer solchen technischen Lösung forscht das Team vom Projekt BioPIC derzeit. An der TH Wildau ist man zuversichtlich, dass es in ein paar Jahren so weit sein könnte und die ersten Geräte mit einem solchen photonischen Biosensor im Einsatz sind.

Die TH Wildau forscht seit 2006 mit dem IHP im Rahmen eines gemeinsamen Forschungs- und Ausbildungszentrums an der Entwicklung chip-integrierter photonischer Bauelemente. Das Joint-Lab bündelt die Potenziale und Ressourcen beider Partner im Interesse von Forschung und Lehre.

Fachliche Ansprechperson:

Dr. Patrick Steglich
Fachbereich Ingenieur- und Naturwissenschaften
TH Wildau
Hochschulring 1
15745 Wildau

Tel.: +49 3375 508 428
Mail: patrick.steglich(at)th-wildau.de
Web: www.th-wildau.de/patrick-steglich
Haus 13, Raum A213

Text: Roman Obst