Biochips aus dem Drucker

Foto: Bakterien unter dem Mikroskop

Mit einem auf Laserdruck basieren-
den Verfahren geht es den Erregern
an den Kragen; © SXC

Peptide sind Bruchstücke von Proteinen (Eiweißmolekülen), die aus bis zu 50 Aminosäuren aufgebaut sind. In der Praxis reichen 15 bis 20 Aminosäuren aus, um Proteine von Krankheitserregern zu identifizieren oder Arzneimittel zu erforschen. Derzeit sind die Kapazitäten von Peptid-Arrays jedoch begrenzt. Sie liegen bei maximal 10.000 Peptiden auf einem Träger. Um beispielsweise alle tausend Proteine eines Bakteriums darzustellen, benötigt man Biochips mit 100.000 Peptiden.

Weiterer Nachteil: ein Peptidspot kommt auf etwa fünf Euro - ein gesamter Träger mit 10.000 Peptiden würde nahezu 50.000 Euro kosten. Wissenschaftler fanden nun einen Weg zur Massenfertigung der Peptid-Arrays.

"Peptid-Arrays werden bislang mit einer Spottechnik hergestellt, bei der die einzelnen Aminosäuren mit einem Pipettierroboter auf eine papierartige Membran aufgetupft werden", erzählt Dr. Stefan Güttler vom Fraunhofer Institut, "das mit einem Drucker zu versuchen, ist etwas komplett Neues". Gedruckt wird auf Glas, nicht auf ein flexibles Medium. Es muss mit 20 Tonern gedruckt werden, denn die Peptide müssen aus 20 verschiedenen Aminosäuren zu bestimmten Ketten verkettet werden.

Der Bio-Toner, verkapselte Aminosäurepartikel, wird im Drucker zunächst trocken verarbeitet. Damit die Aminosäuren aber chemisch reagieren können, müssen sie gelöst sein. Um die Aminosäuren zu lösen, erhitzen die Wissenschaftler die Platte. Dabei werden die Tonerpartikel geschmolzen und die Aminosäuren können an den Träger koppeln. Schicht für Schicht wird exakt aufeinander gedruckt und verkettet.

Die in den Toner eingekapselten Aminosäuren sind um ein Vielfaches länger haltbar als diejenigen in flüssiger Form. Die gedruckten Peptid-Arrays sind mit über 155.000 Mikropunkten auf einem Träger von 20 mal 20 Zentimetern nicht nur viel komplexer, sie lassen sich auch viel schneller produzieren und senken die Kosten um mindestens den Faktor 100. Die fertigen Arrays können zu einem Preis von wenigen Cent pro Peptid angeboten werden.

MEDICA.de; Quelle: Fraunhofer Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA