Krankheiten auf der Spur: Fluoreszenz-Immunoanalyse mit miniaturisierten Festkörperlasern FIA-LAS

Das Projekt wird im Rahmen des Förderwettbewerbs InnoNet der VDI/VDE Innovation + Technik GmbH und des BMWigefördert.

Die frühzeitige Diagnose von Krankheiten kann Patienten nicht nur vor Folgeschäden bewahren, sondern sogar Leben retten. Ein innovatives Verfahren zum Nachweis von Erkrankungen, die sogenannte Fluoreszenz-Immunoanalyse, setzt dabei auf Laser-Fluoreszenz. Damit lassen sich Antigene - Eiweiße, die beispielsweise von Krankheitserregern stammen - im Blut aufspüren. Um dieses Diagnoseverfahren flächendeckend in Arztpraxen einsetzen zu können, muss es allerdings noch optimiert werden.

Im Projekt „Fluoreszenz-Immunoanalyse mit miniaturisierten Festkörper-Lasern (FIA-LAS)" wird ein kompaktes Laser-Fluoreszenz-Gerät entwickelt, das auf jeden Arztpraxistisch passt und durch Nachweis bestimmter Antigene nicht nur eine Früherkennung von Infektionserkrankungen oder Allergien erlaubt, sondern auch die rechtzeitige Identifizierung von Proteinen, die der Organismus zum Beispiel bei der Entstehung von Tumoren selbst produziert. De Arzt interessiert dabei, ob ein charakteristisches Antigen vorhanden ist und, wenn ja, in welcher Konzentration es vorliegt, wie fortgeschritten also die Krankheit bereits ist.

Die Laser-Fluoreszenz-Immuno-Analyse funktioniert nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip des menschlichen Immunsystems: Ein Typ von Antikörpern bindet jeweils an den passenden Typ von Antigenen. Bei der Fluoreszenzanalyse werden nun zu einer Blutprobe Antikörper gegeben, die jeweils mit einem von zwei verschiedenen, fluoreszenzfähigen Molekülen, so genannten Fluorophoren, markiert wurden. Sind die gesuchten Antigen-Proteine vorhanden, dann docken die Antikörper dort an. Dabei kommen sich jeweils zwei unterschiedlich fluorophor-markierte Antikörper sehr nahe. Durch geeignete Wahl der Laserwellenlänge wird nur der eine Fluorophor zum Leuchten angeregt. Da sich der zweite angedockte fluorophor-markierte Antikörper in unmittelbarer Nähe befindet, wird die Lichtenergie auf ihn übertragen. Dieser leuchtet dann, obwohl er nicht durch das Laserlicht angeregt wurde.

Die FIA-LAS-Projektpartner wollen mit Hilfe von hierfür optimierten miniaturisierten Festkörperlasern (dioden-gepumpten Festkörperlasern - diode pumped solid state laser, DPSS Laser) ein hochempfindliches Fluoreszenz-Immunoanalyse (FIA)-System entwickeln und dabei die sogenannte FIA-Sensitivität bis in den femtomolaren Konzentrationsbereich steigern. Im Projekt werden dafür lasertechnische, laserspektroskopische, immunodiagnostische und biopharmakologische Ressourcen und Kompetenzen miteinander verknüpft.

Von der Kombination der beiden hochinnovativen Bereiche Biosensorik und Lasertechnologie erwarten die Projektpartner hohe Synergien, die zu einem leistungsfähigen Produkt mit großen Wettbewerbschancen in der klinischen Diagnostik sowie der Bio- und Pharmaforschung führen sollen. Interessante künftige Märkte für das neue System sind auch die Lebensmittel- und Umweltanalytik.

Mehr Informationen über das Projekt finden Sie im FIA-LAS Flyer von Innonet.

Mit der Förderung von innovativen Netzwerken - InnoNet - will das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) die Innovationskraft und Wettbewerbsfähigkeit der mittelständischen Unternehmen erhöhen. Ergebnisse der Forschung und Entwicklung sollen schneller als bisher ihren Weg in den Markt finden.