Mobiles Bioanalysesystem

28.6.2018

Für den Nachweis gesundheitsgefährdender Stoffe in Flüssigkeiten sind bisher aufwändige und teure Laboruntersuchungen notwendig. Das Fraunhofer IIS war an der Entwicklung eines mobilen Analysesystems beteiligt, das biochemische Substanzen schnell, präzise und kostengünstig aufspüren kann.

© Fraunhofer IIS / Udo Rink

Das Sensorsystem kann selbst kleinste Schadstoffbelastungen in Flüssigkeiten innerhalb von Minuten präzise bestimmen.

© MEV Verlag

Mit der integrierten Auswerteschaltung des Fraunhofer IIS kann das Biosensorsystem der Firma CapSenze auf die Größe einer Streichholzschachtel reduziert werden.

Das Bioanalysesystem wurde von der schwedischen Firma CapSenze gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS entwickelt. Das Fraunhofer IIS steuerte die Auswerteelektronik auf Basis eines ASICs bei und implementierte die Ansteuerung zur Sensorsignalauswertung. Der entwickelte Chip erfasst die Sensorkapazität mit einer Messgenauigkeit von unter 0,1 % bei einem Verbrauch von nur wenigen Mikrowatt. Durch Integration des ASICs kann das System auf die Größe einer Streichholzschachtel reduziert werden und ist somit auch mobil einsetzbar. Weil alle Funktionen automatisch gesteuert werden, arbeitet es weitestgehend autonom und benötigt kein eigens geschultes Personal.

Den Schadstoffen auf der Spur

Die Messergebnisse liegen innerhalb von Minuten vor. Bis zu sechs Sensoren für unterschiedliche Substanzen lassen sich in das System integrieren. Diese liefern präzise Messdaten im Piko- bis Femtomol-Bereich. Die Technologie basiert auf sogenannten molekulargeprägten Polymeren (Molecular Imprinted Polymers, MIPs), die eine spezifisch strukturierte Beschichtung auf einer Goldelektrode bilden, vergleichbar mit einem molekularen Fußabdruck der Zielsubstanz. Nur wenn die MIP-Schicht mit dem aufzuspürenden Stoff in Kontakt kommt, reagiert die Elektrode darauf. Die Substanzen können somit eindeutig nachgewiesen werden.

Einsatzgebiete

Das Biosensorsystem kann Spurenstoffe wie Hormone, Pestizide und Mykotoxine in Wasser und wasserlöslichen Substanzen nachweisen und spürt sogar Konzentrationen im Mikromol-Bereich auf. Dies eröffnet zahlreiche Einsatzmöglichkeiten von der mobilen Lebensmittelkontrolle und Überwachung ganzer Nahrungsmittelketten bis hin zu Dopingtests.