NANOCYTES® – Microarrays / Biochips

Biochips oder auch Mikroarrays sind in den Life-Sciences-Laboratorien hoch geschätzte Werkzeuge, die auf kleinstem Raum und mit minimalem Probenbedarf Einsicht in stoffliche Wechselwirkungen ermöglichen. Ein Mikroarray besteht aus einer Vielzahl von Fängermolekülen, die – immobilisiert in Form winziger Spots –  durch molekulare Erkennung Zielmoleküle aus einer komplexen Probe binden und nachweisbar machen. Maßgebend für die Sensitivität und Spezifität eines Biochips ist die geeignete Chipoberfläche.

Vergrößerte Oberfläche für Protein- und DNA-Microarrays

oberflächenfunktionalisierung

Oberflächenfunktionalisierung von Chipoberflächen.

microarray

NANOCYTES®-basierte Protein-Microarray.

Multischicht-Systeme aus Nanopartikeln eignen sich als Oberfläche für hochkomplexe DNA- und Protein-Mikroarrays. Sie bilden dreidimensionale Reaktionsräume und bieten eine vielfach vergrößerte Oberfläche für die Anbindung von Fänger- und Zielmolekülen.

Das Fraunhofer IGB entwickelt im Kundenauftrag maßgeschneiderte NANOCYTES®-Oberflächen für DNA- und Protein-Mikroarrays. Im Vergleich zu kommerziell erhältlichen amino­funktionalisierten Glas-Substraten erreichen DNA-Mikroarrays auf aminofunktionalisierten NANOCYTES®-Substraten dreifach höhere Fluoreszenzsignale und ein verbessertes Signal-zu-Rausch-Verhältnis. NANOCYTES®-basierte Protein-Mikroarrays zeigen erhöhte Signalintensitäten, der Verstärkungsfaktor ist abhängig von der Qualität des verwendeten Fängermoleküls.

Zur Herstellung der NANOCYTES®-basierten Biochips werden Nanopartikel-Oberflächen mit organischen Funktionen oder Fängerproteinen belegt und flächig oder in Form von Mikrospots auf Trägermaterialien wie Glas, Silizium oder Polymer-Folien aufgebracht. Der flächige Auftrag erfolgt automatisiert über Piezo-Inkjet-Drucktechnik oder durch Layer-by-Layer-Beschichtung, bei der schichtweise unterschiedlich geladene Polymere in wenigen Nanometern Dicke aufgetragen werden. Die Nanopartikel-Mikrospots werden mit Hilfe von Standard-Mikroarrayern erzeugt. Somit besteht eine größtmögliche Flexibilität für die Herstellung dreidimensionaler Mikroarrays im Mikrofluidikformat und im Standardformat.