Was ist ein Lab-On-A-Chip?

Lab-on-a-Chip-Geräte, die früher als "Micro Total Analysis Systems" (µTAS) bezeichnet wurden, sind mikrofluidikbasierte Systeme, die mehrere Funktionen des Labortyps auf einem einzigen Chip von nur wenigen Zentimetern Größe integrieren. Zu ihren Anwendungen zählen Echtzeit-Polymerasekettenreaktionen (zur Amplifikation kleiner DNA-Stränge zu handhabbareren Proben), Immunoassays, bei denen Krankheiten auf der Basis der Anwesenheit von Antigenen / Antikörpern diagnostiziert werden, Dielektrophorese zum Nachweis bestimmter Zelltypen und Blutprobenvorbereitung, z als Extraktion von DNA aus roten Blutkörperchen.

Labor-on-a-Chip-Geräte könnten eines Tages zu einem stiftkopfgroßen Implantat oder einem hautmontierten Gerät führen, das in der Lage ist, das Vorhandensein von Krankheitsbakterien oder biochemischen Wirkstoffen im Blutkreislauf fast augenblicklich zu erkennen. In Zukunft können Ärzte möglicherweise mithilfe der von einem solchen Gerät übertragenen Informationen schnell und genau Diagnosen stellen. Die Lab-on-a-Chip-Technologie gibt es seit den 80er Jahren und sogar in der Vorläuferform seit den späten 70er Jahren, aber erst nach der Explosion der Biotechnologie Mitte der 90er Jahre haben sie die Aufmerksamkeit der etablierten Wissenschaftler auf sich gezogen.

Lab-on-a-Chip-Geräte sind ein Beispiel für die fortschreitende Miniaturisierung, die mit zahlreichen Technologien von Computerchips bis hin zu Kommunikationsgeräten wie Mobiltelefonen stattfindet. Die Lab-on-a-Chip-Forschung kann als Teilmenge von MEMS (mikroelektromechanischen Systemen) betrachtet werden und enthält viele Komponenten, die aus der MEMS-Forschung hervorgegangen sind: Mikropumpen, Kapillaren, Ventile, Sensoren, Hebel usw. Einer der größten Vorteile des Lab-on-a-Chip ist seine geringe Größe, die eine Massenproduktion und einen reduzierten Bedarf an teuren Substanzen ermöglicht, die manchmal für bestimmte Arten von Laborarbeiten erforderlich sind. Es gibt jedoch zahlreiche Herausforderungen bei der Verkleinerung traditioneller chemischer Prinzipien, was bedeutet, dass Lab-on-a-Chip-Systeme möglicherweise neu entwickelt werden müssen, um der Funktionalität ihrer größeren Cousins ​​zu entsprechen.

In nicht allzu ferner Zukunft könnten Lab-on-a-Chip-Systeme sogar in vertraute Geräte wie Laptops integriert werden, sodass Chemie- und Biologiestudenten auch außerhalb der herkömmlichen Laborumgebung mit wissenschaftlichen Tools spielen können. In den letzten Jahren sind zahlreiche Konferenzen rund um das Thema Labs-on-a-Chip entstanden, und während die Technologie noch in den Kinderschuhen steckt, werden weltweit zehn, wenn nicht sogar Hunderte Millionen Dollar in die Verbesserung investiert.