Gedruckte nanoporöse Sensoren zum Nachweis von zirkulierender Tumor-DNA

Ein kostengünstiges System zur routinemäßigen Erkennung und Überwachung von Tumoren

Diagnose und Überwachung von Krebserkrankungen wird normalerweise in spezialisierten Labors durchgeführt. Dies kann zu Verzögerungen zwischen Probenahme und Diagnose führen, wodurch sich der Zielanalyt in der Probe zersetzt. Eine Möglichkeit, dies zu verhindern, besteht darin, komplexe Lager- und Transportmethoden zu entwickeln, um eine schnellere Verarbeitung zu gewährleisten. Eine praktikablere Alternative besteht jedoch darin, Diagnosegeräte zu entwickeln, die direkt am Ort der Pflege implementiert werden können.

Unser Projektziel ist die Entwicklung eines elektrochemischen Tests zum Nachweis von zirkulierender Tumor-DNA (ctDNA) für die Detektion und Überwachung von Brustkrebs. Mit diesem Test kann eine krebsspezifische Flüssigkeitsbiopsie durchgeführt werden, nach dem Blut direkt in der Arztpraxis oder am Pflegeort entnommen und aufgereinigt wurde. Zu den Anwendungen gehören Krebsvorsorge, Metastasierungsüberwachung und Bewertung der Wirksamkeit der Therapie. Diese Technologie kann auch für verschiedene Krebsarten angepasst werden, deren spezifisches Krankheitsbild Biomarker auf Nukleinsäurebasis enthalten.

Diagnoseoptimierung

Um genetische Veränderungen bei Krebspatienten sichtbar zu machen, müssen die DNA-Abschnitte untersucht werden, die spezifische Mutationen tragen. Bei diesem Projekt wird dies elektrochemisch mithilfe eines Sensorarrays durchgeführt. Um optimale diagnostische Eigenschaften zu gewährleisten werden siebgedruckte Sensoren mit Metallpartikeln veredelt, die nachdem Sintern eine nanoporöse Struktur bilden. Diese werden anschließend mit spezifischen Fängermolekülen über Biodrucktechnologien funktionalisiert. Dies ermöglicht die Überwachung der ctDNA-Bindungseffizienz, die proportional zum Auftreten von Mutationen oder Krebszellen ist. Da der Anteil an ctDNA im Blut jedoch sehr gering ist, muss die ctDNA zuerst multipliziert (amplifiziert) werden. Dieser Schritt wird über ein gedrucktes Reagenzienreservoir auf dem Sensorsubstrat gewährleistet. Aufgrund des hohen Grades an Integration von verschieden Komponenten auf dem Sensor sind Analysezeiten von unter 30 Minuten möglich.