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Chemische Schaltkreise für Blutkrebs-Schnelldiagnose

Doktorand Anthony Beck, Mit-Entwickler der Technologie, hält einen chemischen Schaltkreis mit gefärbten Analysemedien. Auf dem Monitor im Hintergrund ist das Mikroskopiebild eines der chemischen Transistoren zu sehen. Foto: TU Dresden

Doktorand Anthony Beck, Mit-Entwickler der Technologie, hält einen chemischen Schaltkreis mit gefärbten Analysemedien. Auf dem Monitor im Hintergrund ist das Mikroskopiebild eines der chemischen Transistoren zu sehen. Foto: TU Dresden

Team der TU Dresden arbeitet an neuartigen Diagnose-Chips für den Kampf gegen schwere Krankheiten

Dresden, 14. Januar 2020. An innovativen Chemie-Molekularcomputern arbeiten derzeit Forscher der TU Dresden. Sie wollen chemische Schaltkreise für die individuelle Blutkrebs-Diagnose entwickeln. Das Bundesforschungsministerium wird diese Forschungsgruppe im Zuge der Hightech-Strategie 2025 „Forschung und Innovation für die Menschen“ mit 1,4 Millionen Euro für drei Jahre mitfinanzieren, teilte Prof. Andreas Richter vom Institut für Halbleiter- und Mikrosystemtechnik mit.

Statt Gewerbeklumpen wollen Mediziner künftig Millionen Einzelzellen genetisch analysieren

Hintergrund: Um bisher kaum heilbare Krankheiten rechtzeitig zu erkennen, wollen Mediziner in Zukunft nicht nur komplette Gewerbeproben, sondern das Erbgut von Hunderttausenden oder Millionen Zellen darin im Eiltempo analysieren – und zwar jede Zelle einzeln. Herkömmliche Computer und Labore brauchen dafür aber viel zu lange beziehungsweise sind dazu gar nicht imstande.

Chemischer Mikroprozessor aus Mikrokanülen. Abb.: Rinaldo Greiner, TUD

Chemischer Mikroprozessor aus Mikrokanülen. Abb.: Rinaldo Greiner, TUD

Nasse Informationsverarbeitung ist für Spezialaufgaben schneller als ein Digitalrechner

Daher setzen die Dresdner Forscher nun auf „nasse“ Informationsverarbeitungs-Technologien, die das Exzellenz-Zentrum für fortgeschrittene Elektronik (Cfaed) der TU entwickelt hatte. Statt mit elektrischen Signalen verarbeiten die Cfaed-Chips die eingegebenen Informationen selbstorganisierend durch steuernde Chemikalien. Die neue Forschungsgruppe will nun aus 15.000 bis 20.000 chemischer Minischalter einen komplexen Schaltkreis designen. Der soll dann Hunderttausende oder gar Millionen Zellen in einem Bluttropfen in einem Schwung trennen, reinigen und das Erbgut der einzelnen Zellen für die weitere Analyse ausgeben.

Professor Andreas Richter leitet die Professur für Mikrosystemtechnik an der Technischen Universität Dresden (TUD). "Wir materialisieren virtuelle Welten", verspricht er. Foto: Heiko Weckbrodt

Professor Andreas Richter leitet die Professur für Mikrosystemtechnik an der Technischen Universität Dresden (TUD). Foto: Heiko Weckbrodt

Lebensentscheidende Zeit gewinnen

Dafür brauchen Labore bisher etwa ein halbes Jahr – dann ist es für den Patienten oft schon zu spät. „Mit unseren Schaltkreisen können wir die Analysezeit auf einen halben Tag verkürzen“, ist Prof. Richter überzeugt. Dadurch könnten die Ärzte lebensentscheidende Monate für eine Therapie gewinnen, um eine passgenaue Therapie zu entwickeln und den Patienten doch noch zu retten. „Für viele Krebsarten gibt es durchaus geeignete Stoffe, um sie effektiv zu bekämpfen“, betont Prof. Richter. „Man muss aber eben zunächst herausfinden, welchen Krebs genau der Patient eigentlich hat, um eine individuelle Behandlung starten zu können. Und dabei soll diese Technologie aus Dresden helfen.“

Zunächst werde das Team einen Chemie-Schaltkreis für den Kampf gegen Blutkrebs entwickeln. Später sollen Lösungen auch für andere bisher kaum heilbare Krankheiten folgen.

Autor: Heiko Weckbrodt

Quellen; TUD, Interview A. Richter, Oiger-Archiv, cfaed