Array- und Lab-on-Chip-Technologie 

Auf dem Markt existieren heute eine Vielzahl von analytischen Messtechniken, die den Nachweis von Biomolekülen erlauben. Die Möglichkeit, über die Funktionalisierung oder Strukturierung im nanoskaligen Bereich Biomoleküle an Oberflächen zu binden, hat innerhalb der letzten Jahre völlig neue Marktfelder geschaffen. Für spezielle Bereiche der biomedizinischen Diagnostik verspricht die Lab-on- Chip-Technologie, d. h. die Entwicklung multiparametrischer mikrophysiologischer und miniaturisierter Analysesysteme, eine Verbesserung der Situation. Zu lösen ist hier vor allem die deutliche Reduzierung der Fehlerquote, die einen diagnostischen Einsatz der Bio-Chips bisher weitgehend verhindert hat. Wesentliche Schritte hierzu werden materialbezogen sein. 

Der Trend im wichtigen Teilbereich der sogenannten Point-of-Care-Diagnostik geht in die Richtung leichter, portabler und multifunktioneller Geräte für den häuslichen und ambulanten Bereich, die an Blut-, Speichel- oder Urinproben in kürzester Zeit quantitative Auswertungen durchführen können. In diesem Bereich sind multifunktionelle Materialien von entscheidender Bedeutung, da i. d. R. viele Anforderungen gleichzeitig erfüllt werden müssen, z. B.: 

• chemische Inertheit gegenüber Analysat (Körperflüssigkeit),
• Spezifität gegenüber einem bestimmten Bestandteil - z. B. durch Oberflächen-Funktionalisierung und Anbindung geeigneter Moleküle,
• Strukturierbarkeit und Formbarkeit zur Integration fluidischer oder elektro/optischer Baugruppen,
• Hydrophobie, wenn Flüssigkeitsvolumina exakt zugegeben oder vermessen werden müssen,
• Transparenz, geringe Eigenfluoreszenz bei optischen Auswerteverfahren. 

Nanopartikel 

Für bioanalytische Anwendungen kann die Oberfläche von Nanopartikeln mit Durchmessern zwischen 20nm und 300nm chemisch funktionalisiert werden. 

Mit spezifischen Anbindungspartnern ausgerüstet, können z. B. Antigene oder Liganden (Haptene), die spezifisch für ein bestimmtes Krankheitsbild sind, nachgewiesen werden. Wesentliche Optimierungsparameter hierbei sind Stabilität, Erhalt der biologischen Aktivität, Sensitivität, Ansprechzeit, Selektivität und Reproduzierbarkeit. Ein materialwissenschaftlicher Bezug ergibt sich auch aus der bisher noch wenig erforschten Wechselwirkung der Nanoteilchen mit biologisch zellulären Komponenten. 

Magnetisierbare Nanopartikel als frei bewegliche Trägermaterialien eröffnen eine im Vergleich zu Zentrifugal- bzw. Adsorptionsverfahren schnellere und effektivere Möglichkeit der Zell- und Nukleinsäurenseparation aus Flüssigkeiten. Obwohl in diesem Bereich bereits viele Systeme im Markt angeboten werden, besteht weiterhin ein hohes Entwicklungspotenzial im Bereich der selektiven Extraktion einer Biomolekül-Spezies aus einer Lösung. 

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