µ-Konzentrator separiert Viren und Bakterien aus klinischen Proben

10.05.2004: Das Institut für Mikrotechnik Mainz GmbH (IMM) und die norwegische NorChip AS haben gemeinsam einen chipbasierten µ-Konzentrator entwickelt. Der für den Einsatz in der biomedizinischen Diagnostik geeignete Dielektrophorese (DEP)- Chip ermöglicht das selektive Separieren und Aufkonzentrieren polarisierbarer Biopartikel wie Viren und Bakterien aus komplexen Substanzgemischen für eine nachfolgende Analyse. Der µ-Konzentrator wird auf der Analytica 2004 erstmals als weiterentwickelter Prototyp der Öffentlichkeit vorgestellt.

In der neuen Chipgeometrie sind Mikroelektroden mit Mikromischerstrukturen in zwei getrennten Bauteilen kombiniert. Die Grundplatte ist als 4 x 8 mm kleines Array mit parallelen und 3 µm auseinander liegenden Elektroden ausgestattet. Deren Geometrie wurde mit Hilfe mathematischer Simulationsrechnungen optimiert und besteht aus einer kombinierten Zickzack Form zum Aufbau hoher elektromagnetischer Feldkräfte. Die Mischerstrukturen der als Einwegbauteil entwickelten Abdeckung liegen in Form eines Reliefs über dem Elektrodenarray. Die ebene Fläche des Elektrodenarrays kann nach Gebrauch gereinigt werden und steht für mehrere Anwendungen zur Verfügung.

Das Substanzgemisch wird durch die komplexe Kanalstruktur in einen helikalen Wirbel gezwungen, der nahezu alle Partikel an den Elektroden vorbeiführt. Je nach Frequenz der angelegten Spannung wirken auf die entsprechend polarisierbaren Biopartikel DEP-Kräfte, die sie in die Bereiche hoher Feldstärken ziehen und dort festhalten. Mit einer Effizienz von über 99,9 % zeichnet sich der DEP-Chip durch eine nahezu vollständige Separation der polarisierbaren Biopartikel aus.

Das Gehäuse des µ-Konzentrators wurde mit handelsüblichen Luer-Lok-Anschlüssen versehen, um die leichte Integrierbarkeit in Laborsysteme zu gewährleisten.