Klagt ein Patient über schmerzende, geschwollene und steife Gelenke, dann ist der Befund klar: Arthritis. Die Ursache der Gelenksentzündung kennt der Arzt damit jedoch noch lange nicht. Ein neues Diagnosegerät soll nun innerhalb von zwei Stunden die Antwort finden.
Die Ursache von Arthritis liegt oft viele Jahre zurück. War ein Bakterium der Auslöser der entzündlichen Gelenkerkrankung? Wenn ja, welcher der mindestens acht bekannten Erreger? Oder sind Viren im Spiel, zum Beispiel das Parvovirus B19? Oder ist Gelenkverschleiß die Krankheitsursache? Bisher sind wochenlange Laboruntersuchungen nötig, um den genauen Auslöser herauszufinden – und in dieser Zeit wird der Patient häufig falsch behandelt.
Biochips mit Antigen-Dots
Ein mobiles Laborsystem des Fraunhofer-Instituts für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM in München und der Mikrogen GmbH soll nun Abhilfe schaffen. Es steckt in einem Kästchen, das nicht viel größer ist als ein Schuhkarton und in jeder Arztpraxis Platz hat. Sein Herzstück ist ein Biochip, ein daumennagelgroßes schwarzes Plastik- plättchen, auf das hundert verschiedene Antigen-Dots gedruckt werden.
In jedem dieser 500 Mikrometer großen Dots sind Antigene eines möglichen Arthritis-Erregers immobilisiert.
Für die Durchführung des gesamten Arthritis-Tests wird nur etwa ein halber Milliliter Blutserum benötigt. "Unser Testsystem zeigt schnell, ob der Patient schon mit einem dieser Antigene Bekanntschaft gemacht hat", erklärt Karl Neumeier vom IZM. Denn das Blutserum enthält alle Antikörper, die sein Immunsystem jemals hergestellt hat. Findet ein Antikörper aus dem Blut "sein" Antigen auf dem Chip, reagiert es darauf. Eine Fluoreszenzmarkierung macht diese Reaktion sichtbar. Ein Lesegerät erfasst die leuchtenden Punkte und erkennt das jeweilige Antigen. Spricht der Test nicht an, so ist die Ursache keine Infektion, sondern Gelenkverschleiß.
Mikrokanäle und Fluidverteiler
Hinter dem einfachen Diagnoseprinzip verbirgt sich jede Menge Mikrotechnik: Der Biochip steckt in einer scheckkartengroßen Kartusche, in der alle Reaktionsschritte nacheinander ablaufen. Mikrokanäle und Fluidverteiler leiten die Chemikalien genau dorthin, wo sie benötigt werden. Das Laborsystem ist schnell und effizient: In nur zwei Stunden bearbeitet es bis zu fünf Kartuschen von verschiedenen Patienten gleichzeitig. "Das System findet reges Interesse, und wir haben bereits konkrete Anfragen von Anwendern", berichtet Karl Neumeier. In etwa zwei Jahren sollen alle Studien abgeschlossen sein, die das Medizinproduktegesetz vorschreibt. Dann will die Firma Mikrogen die ersten Geräte an Arztpraxen ausliefern. Ein weiteres Testsystem zur raschen Erkennung von Infektionen während der Schwangerschaft ist geplant.
(Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration, 06.09.2006 – AHE)
