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Erstmals hat Siemens zusammen mit zwei Partnern den Deutschen Zukunftspreis erhalten. Bundespräsident Horst Köhler verlieh den mit 250.000 Euro dotierten Preis am Donnerstag in Berlin an drei Forscher für ihre Entwicklung eines elektrischen Biochips, mit dem etwa Krankheitserreger schneller, einfacher und kostengünstiger analysiert werden können. Ausgezeichnet wurden Dr. Rainer Hintsche vom Fraunhofer-Institut für Siliziumtechnologie in Itzehoe, Dr. Roland Thewes von Infineon Technologies und Dr. Walter Gumbrecht von Siemens Corporate Technology in Erlangen. Der Deutsche Zukunftspreis geht jährlich an Einzelne oder ein Team. Neben einer hervorragenden Innovation zählt dabei auch, dass für die Entwicklung Anwendungsmöglichkeiten auf dem Markt existieren und Arbeitsplätze geschaffen werden können.
Molekulare Diagnostiksysteme, die direkt in Kliniken oder Arztpraxen eingesetzt werden können, stehen beim Einsatz in der klinischen Routine erst am Anfang. Der Markt wächst aber jährlich um bis zu 20 Prozent und beträgt derzeit zwei Milliarden Euro. Siemens hat den elektrischen Biochip in ein Minilabor für die Diagnostik integriert. "Mit quicklab haben wir ein System entwickelt, das nach dem Prinzip arbeitet: Blut rein und diagnostische Information raus", sagt Dr. Mohammad Naraghi, verantwortlich für die Geschäftsentwicklung von Siemens Medical Solutions. "Diesen integrierten Ansatz hat bisher noch niemand erfolgreich gemacht." Siemens konzentriert sich zunächst auf Infektionskrankheiten wie Blutvergiftung, Lungenentzündung oder Harnwegsinfekte, wo die Erkennung des Erregers oft zeitkritisch ist und Stämme existieren, die gegen bestimmte Antibiotika bereits resistent sind.
Siemens ist an einer Zusammenarbeit mit Partnerunternehmen zur Weiterentwicklung der diagnostischen Tests interessiert. Bis zum Sommer nächsten Jahres soll ein funktionierender Prototyp gebaut werden. Damit könnten künftige Kooperationspartner eigene Testreihen mit quicklab machen. Quicklab ist zunächst für die Analyse von DNS ausgerichtet, könnte aber auch Proteine erkennen, was die Anwendungsmöglichkeiten verbreitern würde.
Quicklab - ein Labor in der Westentasche
Mit einem Minilabor im Format einer Scheckkarte könnten Ärzte künftig Krankheitserreger in ihrer Praxis innerhalb einer Stunde zuverlässig identifizieren. Quicklab, so heißt die Entwicklung von Siemens, kann aus Blutproben oder anderen Körperflüssigkeiten automatisch die Erbinformationen von Viren und Bakterien sowie von Körperzellen extrahieren und analysieren, wie das Forschungsmagazin Pictures of the Future berichtet.
Das Auswertesystem gibt diagnostische Informationen als elektrisches Signal aus und ist damit wesentlich schneller, robuster, einfacher und billiger als optische Verfahren. Heute werden Erregertests in Großlabors mit aufwändigen Analysegeräten gemacht, was teuer ist und bisweilen mehrere Tage dauert.
Die Arbeitsgruppe von Dr. Walter Gumbrecht entwickelte ein scheckkartengroßes Mikrofluidiksystem aus Kanälen, Reaktionskammern und elektrischen Biosensoren. Nach der Injektion der Blutprobe in das Minilabor brechen Chemikalien zunächst die Zellen auf. In einer Kammer werden dann einzelne Abschnitte der Erbmasse DNS vervielfältigt und gleichzeitig mit einer Markierung versehen. Anschließend gelangt die DNS auf den Sensor. Das ist eine Trägerstruktur mit winzigen Goldelektroden, die jeweils nur wenige Zehntel Millimeter groß sind. Jede Elektrode ist mit einem spezifischen Fängermolekül belegt, das für einen bestimmten Krankheitserreger charakteristisch ist. An den Stellen, wo DNS-Fragmente aus der Probe auf passende Fänger treffen, verbinden sie sich zu Doppelsträngen. Mit Hilfe der Enzym-Markierung werden jene Elektroden elektrisch aktiv, an denen sich ein Doppelstrang gebildet hat. Dabei fließt ein sehr kleiner elektrischer Strom (Milliardstel Ampère), der hochempfindlich gemessen werden kann. Da genau festgelegt ist, an welcher Position welche Fänger-DNS sitzt, kann genau ermittelt werden, welche DNS in der Probe war - und um welchen Erreger es sich handelt.
Fotos: http://www.siemens.com/ct-bilder/soct200406
Filmmaterial zu quicklab (in Beta SP) bei Georg Haux, georg.haux@siemens.com
http://www.siemens.de/pof
http://www.deutscher-zukunftspreis.de/
Criteria of this press release:
Biology, Chemistry, Electrical engineering, Energy, Information technology, Medicine, Nutrition / healthcare / nursing
transregional, national
Research results, Science policy
German
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