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Hochkonzentriert Moleküle messen

Mikrofluidischer Probenträger bietet optimale Bedingungen für UV-Absorptionsmessungen zur Konzentrationsbestimmung von Biomolekülen.

Füllung der Kanalstrukturen durch die Pipettierroboter, bekannt als „Liquid Handling Station“.
In der biopharmazeutischen Prozessentwicklung wird die Konzentration von Protein- und DNA-Proben üblicherweise mithilfe von UV/VIS-Spektroskopie ermittelt. Hierbei werden die Proben bei spezifischen Wellenlängen oder Spektralbereichen untersucht. Die in den Proben enthaltenen Aminosäuren oder Nukleinbasen absorbieren diese Lichtstrahlen. Die gemessene Absorption korreliert schließlich mit der Konzentration der untersuchten Probe. UV/VIS-Spektroskopie kann bei weiteren biotechnologischen Anwendungen eingesetzt werden, etwa bei kolorimetrische Assays.

Weit verbreitet sind Mikrotiterplatten als Probenträger im Laboralltag, aber auch in teil- oder vollautomatisierten Prozessstraßen und Roboterplattformen. Die Anwendung dieser Platten bringt jedoch Störfaktoren mit sich. Zum einen sind technisch bedingt nur geringe Konzentrationen messbar, sodass Proben verdünnt und Ergebnisse hochgerechnet werden müssen. Zum anderen bildet sich durch die Oberflächenspannung der gelösten Proben ein Flüssigkeitsmeniskus – die Oberfläche krümmt sich zum Rand hin nach oben. Die Stärke der Meniskusbildung ist abhängig von der Konzentration der Probe. Dies führt zu Ungenauigkeiten beim Vergleich von Messergebnissen.

Am KIT-Institut für Bio- und Lebensmitteltechnik (BLT-MAB) haben Wissenschaftler einen mikrofluidischen Probenträger auf Silikonbasis entwickelt, der den Einfluss von Verdünnungen und Menisken bei verringertem Probenvolumen eliminiert und so bei hohen Konzentrationen qualitativ hochwertige Messergebnisse liefert. Der (UV-)transparente Probenträger bietet 96 geschlossene Probenkanäle mit jeweils vier Messkammern. Durch die stufenweise Erhöhung der vier Kammern kann in einem Messvorgang bei vier verschiedenen Schichtdicken gemessen werden. So sind Konzentrationen von 0,1 bis 100 Milligramm pro Milliliter messbar. Aufgrund der Auslegung im Standardformat 96 und 384 Well sind die Probenträger mit etablierten Spektrophotometern nutzbar – auch im Hochdurchsatz.

Die neuen Probenträger wurden am Institut mittels Gussverfahren hergestellt. Das KIT sucht Produktions- und Vertriebspartner zur industriellen Herstellung der mikrofluidischen Einwegprobenträger.

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Ihr Ansprechpartner für dieses Angebot

Dagmar Vössing, Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Leitung Technologietransfer, Innovations- und Relationsmanagement (IRM)
Telefon: +49 721 608-25582

E-Mail: dagmar voessing@kit edu

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